マイナスイオン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15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、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次側電流を断続し、パルストランスPT内部に磁界の変化を発生するようになっている。そして、パルストランスPTの2次側には、1次側コイルN1と2次側コイルN2の巻き数比に比例した高電圧の交流が発生する。
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、トランスの2次側に例えばイオン発生素子などの様な容量性の負荷がある場合は、負荷の容量をC、トランスの2次側からみたインダクタンスをL、共振周波数をf、とすると、
と表される共振周波数がトランスの2次側に存在し、このパルストランスの2次側の共振周波数と、パルストランスPTに入力される交流電圧の周波数、すなわち、発振回路MVの出力周波数が異なった場合、パルストランスPTの2次側の出力電圧が低下し、回路の効率が低下してしまうという問題があった。
発振回路MVの出力周波数とパルストランスPTの2次側の共振周波数は、製造時の部品定数ばらつきや、部品定数の経時変化、また、環境の変化として周辺温度や湿度の変化、周辺に導体が接近した場合に変化するイオン発生素子の容量変化によって、設計値からずれる。以下、発振回路MVの出力周波数とパルストランスPTの2次側の共振周波数のずれと出力電圧(イオン発生素子に印加される電圧)の関係について述べる。
出力電圧が低下する問題はLが大きくCが小さいほど顕著になる。
出力電圧が最大値の1/√2に低下する帯域幅をBW、負荷の容量をC、トランスの2次側からみたインダクタンスをL、負荷の抵抗成分をR、共振周波数をf、共振回路のクオリティーファクターをQ、とすると、
と表わされることが一般に知られている。
Qが大きいほどBWが小さくなる。つまり、Lが大きくCが小さいほど高い電圧が出る帯域幅が狭くなり、トランスの2次側共振周波数から一次側の発振回路MVの出力周波数が少しずれただけでも出力電圧が低下してしまう、つまり効率が悪くなるという問題があった。
特に、トランスで高電圧を得ようとするとトランスの2次側のコイルの巻き数が増加するために前記Lが大きくなり、周波数ずれによる出力電圧の低下の問題が顕著になった。例えば出力電圧が1/√2倍に低下すると、電力は1/2に減ることになり、効率が50%低下することになる。
トランスの2次側をモデル化した回路図を図5に示す。図5において、Vacは12Vの交流信号源、Tはトランス、Czは負荷容量、Rsは負荷の抵抗成分、TPは出力電圧測定ポイントである。
図5のTPにおける周波数−出力電圧特性を図3に示す。図3は、実例として、図5におけるトランスの2次側の自己インダクタンスが230mH(ミリヘンリー)、負荷の容量が10pF(ピコファラッド)、負荷の抵抗成分が1280Ω(オーム)、の場合の出力電圧特性である。また横軸は、図5における12Vの交流信号源Vacの交流の周波数、縦軸は、図5における出力電圧測定ポイントTPの電圧である。
このグラフより、図5の回路における共振周波数は95kHzである。12Vで95kHzの交流信号をトランス1次側に入力すると、出力電圧測定ポイントTPにはおよそ4.7kVの出力が得られるが、周波数が2kHzずれると、前記TPの電圧はおよそ3.3kVになり、電力換算では50%低下したことになり、イオン発生量が半分以下に減ってしまうという問題がある。
このような問題に対する解決手段として、自励式発振回路を採用したイオン発生器が考えられる。図14に、このようなイオン発生器の構成概略を示す。本図のように当該回路は、電圧増幅部、トランス、および降圧手段からなる閉回路において発振回路を形成させるものである。
より具体的に説明すると、トランスの2次側においては、トランスの2次側コイルとイオン発生素子(容量性負荷)により共振回路が形成され、その結果、共振周波数付近の電圧だけがカットされずに電圧増幅部にフィードバックされる。そして更にフィードバックされた電圧は増幅されてトランスの1次側コイルに入力され、2次側コイルから出力されるという過程により発振回路が形成される。これにより、トランスへの入力電圧を、トランスの2次側における共振回路の共振周波数付近に安定させようとするものである。
ただし、この自励式の回路における発振回路が発振するためには、発振回路系に正帰還がかかることが必要条件であり、そのためにトランスの1次側と2次側のコイルは、発振回路系に正帰還がかかる方向に巻かれていなければならない。これら両コイルにおける巻き線方向によっては、1次側と2次側において位相差がない場合と、180度の位相差が生じる(位相が反転する)場合とがあるからである。
しかし製品の製造工程においては、例えば製品の仕様変更やトランス部品の供給元の変更などにより、トランスの仕様を、位相差を生じないものから位相差を生じるものに変更することや、逆に位相差を生じるものから位相差を生じないものに変更せざるを得ないケースが考えられる。
また一方、かかるトランスの仕様変更に応じて、発振回路を形成するように別個の製品(イオン発生器)パターンを設けることは、製品コストの面などからも好ましくない。また仮にこのようにしたとしても、誤って発振回路を形成しないトランスを、製品(イオン発生器)に組み込んでしまうことも想定される。
なおトランスのコイルの巻き方向は、コイルの巻き線機の制約、トランスの耐圧、トランスの構造等の問題から容易に変更することができない。そのためトランスにおけるコイルの巻き方向を変更するには、基板パターンの変更や回路の変更等が必要である。
そこで本発明は上記の問題点に鑑み、トランスにおける巻き線方向の如何に関わらず、トランスを含めた発振回路を形成することができる高電圧出力装置およびこれを用いたイオン発生器の提供を目的とする。また本発明は、このようなイオン発生器を用いた電子機器等の提供を目的とする。
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、1次側コイルに入力された電圧を増幅して2次側コイルから出力するトランスと、前記出力電圧をフィードバックさせるフィードバック回路と、該フィードバックされた電圧を増幅させて、前記1次側コイルに出力する電圧増幅回路と、を備え、前記のトランス、フィードバック回路、および電圧増幅回路からなる閉回路により発振回路が形成されているとともに、前記2次側コイルから出力電圧が取り出される高電圧出力装置であって、入力される電圧の位相をシフトして出力するものであり、前記トランスの入力電圧と出力電圧との位相が同位相の場合に、前記フィードバックされる電圧が正帰還となるように前記シフトを行う第1状態;および、前記トランスの入力電圧と出力電圧との位相が逆位相の場合に、前記フィードバックされる電圧が正帰還となるように前記シフトを行う第2状態;の何れかに切替え可能である位相シフト回路を、前記閉回路中に備えた構成(第1の構成)とする。
本構成によれば、第1状態と第2状態の何れかに切替え可能である位相シフト回路を備えているため、この切替えを適切に実行することによって、トランスの位相特性にかかわらず、フィードバックされる電圧を正帰還とすることができる。その結果、トランスにおける巻き線方向の如何に関わらず、発振を起こさせることが可能となる。
なおこの切替えのタイミングについては、例えば、トランスの巻き線方向の如何に関わらず定期的に切替えを実行させて、フィードバックされる電圧が正帰還となる期間を設けるものや、トランスの巻き線方向(あるいはトランスの入出力における位相差)を検出し、これに応じて切替えを実行させるもの等が考えられる。またここでの位相の「シフト」とは、位相を0°シフトする(位相を変動させない)場合を含むものとする。
また上記第1の構成において、例えばより具体的に、前記位相シフト回路は、電圧の位相を反転させる位相反転回路を備え、入力される電圧を、前記位相反転回路を経由させて出力する状態;および、前記位相反転回路を経由させないで出力する状態;の何れかに切替え可能である構成(第2の構成)としてもよい。
本構成によれば、例えば汎用の位相反転回路を経由するルートと経由しないルートを備えておき、これらを択一的に切替えるものとすることで、位相シフト回路を容易に実現することができる。またトランスは通常、巻き線方向の状態によって、位相が変動しない(位相が0°変動する)ものと位相が反転する(位相が180°変動する)するものの何れかとなる。そのため上記の閉回路において、トランス以外に特段の位相変動要因がない限りは、本構成の位相シフト回路(位相を0°または180°シフトするもの)にて、発振を起こさせることが可能である。
また上記第1または第2の構成において、前記フィードバック回路は、前記出力電圧を降圧させる降圧回路を有し、該降圧回路により降圧された電圧をフィードバックするものであり、該降圧回路は、前記電圧増幅回路の入力許容電圧の範囲内に収まるように、前記出力電圧を降圧させる構成(第3の構成)としてもよい。本構成によれば、電圧増幅回路が、フィードバックされた高電圧によって損傷するといった不具合を回避することが可能となる。
また上記第3の構成において、前記降圧回路は、第1抵抗素子と第2抵抗素子を備え、前記2次側コイルの両端子間の電圧を、該第1抵抗素子と第2抵抗素子を用いて分圧することにより、前記出力電圧を降圧させる構成(第4の構成)としてもよい。このように抵抗素子が用いられることにより、2次側コイル両端子間の電圧を分圧するための回路を、比較的小型なものとすることが可能となる。
また上記第3の構成において、前記降圧回路は、第1容量素子と第2容量素子を備え、前記2次側コイルの両端子間の電圧を、該第1容量素子と第2容量素子を用いて分圧することにより、前記出力電圧を降圧させる構成(第5の構成)としてもよい。このように容量素子が用いられることにより、2次側コイル両端子間の電圧を分圧するための回路を、比較的高耐圧なものとすることが可能となる。
また上記第1から第5の何れかの構成において、前記発振回路は、前記電圧増幅回路への電力供給開始により過渡的に生ずる、過渡電圧を起点として始動する自励式発振回路であり、該過渡電圧を増幅する過渡電圧増幅手段を備えた構成(第6の構成)としてもよい。
一般に演算増幅器などの電圧増幅回路に電力供給を開始すると、そのときの変化の影響により、過渡的な電圧(過渡電圧)が生じることが知られている。そこで本構成によれば、この過渡電圧が起点となって、発振回路に発振を始動させること(自励式発振回路とすること)が可能となる。そのため、当該電力供給と別個に発振を始動させるためのプロセスを設ける必要がなくなり、高電圧出力装置の構成を簡略化できる。また、過渡電圧増幅手段を備えているため、過渡電圧が微小であるために発振が始動しないという不具合を極力回避することができる。
また上記第1から第6の何れかの構成に係る高電圧出力装置と、該高電圧出力装置の出力電圧を用いて、空気からイオン及び/またはオゾンを発生させるイオン発生素子と、を備えた構成(第7の構成)のイオン発生器としてもよい。
本構成によれば、空気からイオン及び/またはオゾンを発生させるために、上記第1から第6の何れかの構成に係る高電圧出力装置によって、効率よく得られた出力電圧を用いることができる。そのためイオン及び/またはオゾンを、比較的容易に発生させることが可能となる。
また上記第7の構成において、前記電圧増幅回路での電圧増幅率を切替える切替部と、該電圧増幅率の切替を通じて、前記出力電圧を切替えることにより、前記イオン発生素子におけるイオン及び/またはオゾンの発生量を制御する制御手段と、を備えた構成(第8の構成)としてもよい。
本構成によれば、電圧増幅回路での電圧増幅率を切替えることにより、高電圧出力装置の出力電圧が切替わり、また、イオン及びオゾンの発生量は、空気を介して配置された両電極間の電圧に依存する。そのため、イオン及び/またはオゾンの発生量を容易に制御することが可能となるとともに、かかる制御をその時々の状況に応じて実行させることにより、汎用性の高いイオン発生器が実現できる。
また上記第8の構成において、イオン及びオゾンを発生させるイオン発生器であるとともに、前記制御手段における制御状況を、少なくとも4個の動作モードから択一的に設定するための制御状況設定手段を備え、該4個の動作モードは、オゾンを発生させずにイオンを発生させる第1動作モード、オゾンを、所定量未満だけ発生させる第2動作モード、オゾンを、該所定量以上発生させる第3動作モード、および、イオンとオゾンの、何れをも発生させない第4動作モード、からなる構成(第9の構成)としてもよい。
本構成によれば、制御状況設定手段によって、少なくとも4個の動作モードから択一的に制御状況を設定できるため、その時々の状況に応じたイオン及び/またはオゾンの生成をより容易なものとすることが可能となる。
また上記第7から第9の何れかの構成に係るイオン発生器を備えた電子機器であって、該イオン発生器により発生されたイオン及び/またはオゾンを、該電子機器の一部または全部と接触するように誘導する、イオン誘導手段を備えた構成(第10の構成)の電子機器としてもよい。
本構成によれば、埃除去作用あるいは殺菌・除菌作用を有するイオン及び/またはオゾンを発生させ得るとともに、これらを電子機器の一部又または全部と接触するように誘導することができる。そのため、電子機器の殺菌・除菌を行うことができ、ひいては電子機器を衛生的に保つことが可能となる。
また上記第10の構成において、人が直接接触して情報を入力するための接触型情報入力部を備え、前記イオン誘導手段は、該接触型情報入力部に、前記イオン及び/またはオゾンを誘導する構成(第11の構成)としてもよい。
本構成によれば、接触型情報入力部を通じ、人が直接接触して情報を入力することができる電子機器とすることができるとともに、イオン及び/またはオゾンを接触型情報入力部に誘導し、埃の除去あるいは殺菌・除菌を行わせることができる。そのため、ユーザにとって利便性の高いものでありながら、衛生面においても優れた電子機器とすることが可能となる。
また上記第11の構成として、より具体的に、前記接触型情報入力部は、少なくとも、バイオメトリクス情報が入力される装置;およびキー操作を行うためのキー;の何れかを含む構成(第12の構成)とする構成などが考えられる。
また上記第11または第12の構成において、前記接触型情報入力部を有する筐体を備え、該筐体は、前記接触型情報入力部に接する空間を密閉及び開放自在とするように構成され、前記イオン誘導手段は、該空間の密閉時に、前記イオン及び/またはオゾンを該空間へ誘導する構成(第13の構成)としてもよい。
本構成によれば、接触型情報入力部に接する空間を密閉しているときは、イオン及び/またはオゾンを当該空間に誘導することで効率よく殺菌などを行い、開放しているときは、接触型情報入力部を通じて、ユーザが情報を容易に入力することが可能となる。
また上記第11または第12の構成において、第1外面を有する第1筐体と、第2外面を有する第2筐体と、該第1筐体と第2筐体を回動可能に接続するヒンジ部と、から構成され、該回動を通じて、前記第1外面と第2外面が略向き合った状態に折り畳み可能である、折り畳み型の電子機器であって、前記第1外面または第2外面上であって、前記折り畳まれた状態で前記の両筐体に挟み込まれる部分に、前記接触型情報入力部が設けられ、前記イオン誘導手段は、前記折り畳まれた状態で前記の両筐体に挟み込まれる空間に、前記イオン及び/またはオゾンを誘導する構成(第14の構成)としてもよい。
本構成によれば、折り畳まれた状態で接触型情報入力部が両筐体に挟み込まれる、折り畳み型の電子機器となるため、例えば携帯電話などとして、非常に使い勝手がよい。そしてさらに、折り畳まれた状態で両筐体に挟み込まれる空間(少なくとも両筐体により仕切られているため、完全に開放された空間に比べ密閉性が高い)に、イオン及び/またはオゾンが誘導されるから、接触型情報入力部に対し、効率よく埃の除去あるいは殺菌・除菌を行うことが可能となる。
また上記第14の構成において、前記折り畳まれた状態において、前記の両筐体に挟み込まれる部分に略密閉空間が形成されるものであり、前記接触型情報入力部は、該略密閉空間に接する位置に設けられており、前記イオン誘導手段は、該略密閉空間にイオン及び/またはオゾンを誘導する構成(第15の構成)としてもよい。
本構成によれば、折り畳まれた状態において、接触型情報入力部が略密閉空間に接するとともに、該空間にイオン及び/またはオゾンが誘導されるから、より一層効率よく、接触型情報入力部の埃除去あるいは殺菌・除菌を行うことができる。
なおここでの「略密閉空間」とは、必ずしも完全に密閉されている空間には限られず、小さな漏れ穴等が存在していたとしても、イオンあるいはオゾンを当該空間内にほぼ充満させることができる程度のものであれば良い。
なおより具体的には、例えば、前記第1外面または第2外面には、ゴム材質の突出部が備えられており、前記略密閉空間は、前記第1外面と第2外面を両底面とし、該突出部及び/または前記ヒンジ部を側面として形成されるものである構成(第16の構成)としてもよい。
ゴム材質の突出部が設けられていることにより、略密閉空間の密閉度合をより向上させることが可能になるとともに、折り畳み時に両筐体が接触して傷がつくのを防止する、緩衝材として利用することも可能となる。
また上記第14から第16の何れかの構成において、前記イオン誘導手段は、前記第1外面に、前記イオン及び/またはオゾンを噴出させるためのイオン噴出口を備え、前記接触型入力部は、前記第2外面上であって、前記折り畳まれた状態において該イオン噴出口に相対する位置に備えられた構成(第17の構成)としてもよい。
本構成では、イオン噴出口を通じて、イオン及び/またはオゾンを噴出方向へ容易に誘導することができる。そしてさらに接触型情報入力部は、折り畳まれた状態で、イオン噴出口に相対する位置に備えられている。そのため噴出の勢いを利用して、イオン及び/またはオゾンを接触型情報入力部へ効率よく接触させることが可能となり、ひいては、接触型情報入力部の埃除去ならびに殺菌・除菌を、より一層効率よく行うことができる。
また、上記第7から第9の何れかに係る構成のイオン発生器を備え、内部に、略密閉状態に物体を収納する収納器であって、該イオン発生器により発生されたイオン及び/またはオゾンを、該内部に放出する構成(第18の構成)の収納器としてもよい。
本構成の収納器によれば、内部に収納された物体に効率よくイオン及び/またはオゾンを接触させることができ、ひいては、かかる物体の埃除去ならびに殺菌・除菌を効率よく行うことができる。
また体温計と、内部に該体温計を収納するための、上記第18の構成に係る収納器と、からなる構成(第19の構成)の体温計装置であれば、医療機器の一つである体温計を衛生的に保つことが容易となる。
上記したように本発明によれば、第1状態と第2状態の何れかに切替え可能である位相シフト回路を備えているため、この切替えを適切に実行することによって、トランスが位相変動を伴うものであっても伴わないものであっても、フィードバックされる電圧を正帰還とすることができる。その結果、トランスにおける巻き線方向の如何に関わらず、発振を起こさせることが可能となる。
以下、本発明の実施形態について、第1から第4までの各実施形態に分けて説明する。
[第1実施形態]
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。
図1のイオン発生器は、電圧増幅部1、巻き線トランス(昇圧手段)2、降圧手段(分圧回路)3、フィードバック回路4、イオン発生素子5、過渡電圧増幅部6、位相反転部7、第1切替部8、第2切替部9、および切替え制御部10等を備えて構成される。イオン発生器から、イオン発生素子5を除いたものは、巻き線トランス2の2次側に高電圧を出力する高電圧出力装置と見ることもできる。
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高い電圧を意味し、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。また図1のイオン発生器について、具体的な回路構成例を図2に示す。
電圧増幅部1は、たとえば演算増幅器やMOSFETなどのような電圧増幅装置等により構成されている。また電圧増幅部1は、電源ラインL1と0VのグランドラインL2に接続されており、電源ラインL1からの駆動電力が供給される。電圧増幅部1の入力端子に交流電圧が入力されると、これとほぼ同じ位相の交流電圧であって、少なくとも後述する発振回路における発振条件を満たすように電圧値(振幅)が増幅されたものが、出力端子から出力される。
巻き線トランス(以下、単に「トランス」と称す)2は、2次側コイルの巻き数が、1次側コイルの巻き数よりも十分大きくされている。これにより、1次側コイルに交流電圧が入力されると、電圧値(振幅)が増幅されて、2次側コイルから出力される。また一般にトランスについては、1次側コイルと2次側コイルにおける巻き線方向の相対的関係によって位相反転を生じるものと生じないものが存在するが、後述する通り、何れのものをトランス2として採用しても構わない。
また降圧手段3は、第1抵抗素子R1と第2抵抗素子R2を直列に接続したものを、トランス2の2次側コイルの両端子間に接続したものである。つまり当該両端子間の電圧を第1抵抗素子R1と第2抵抗素子R2で分圧することにより、当該電圧を降圧させるものである。これにより、トランス2の2次側コイルが出力する交流電圧と同じ位相であって分圧された交流電圧が、第1抵抗素子と第2抵抗素子の間から取り出され、フィードバック回路4を通じて、電圧増幅部1に入力される。
またイオン発生素子5は、トランス2の2次側コイルの両端子にそれぞれ接続された2つの電極を備えている。これらの電極間は開放されており、空気が自在に出入りできる構造となっている。これにより電極間に高電圧を発生させて放電状態とし、空気からイオン或いはオゾンを発生させることが可能となっている。なお電気回路の観点からは、これらの電極はコンデンサ(容量性負荷)と同等に扱うことができる。
なおここでのイオンとは、具体的には、空気中の酸素から生成されるO2 -や、水蒸気等から生成されるH+などを指す。これらは空気中に一定以上の電圧を加えると生成されることが分かっている。また後述する通り、これらのイオンは、物体に付着した埃などを落とし易くする作用(埃除去作用)や、殺菌・除菌作用を有しており、一部のイオンについては人体に作用して、その者の気分を落ち着かせるといった効果があることも知られている。
過渡電圧増幅部6は、電圧増幅部1の後段に備えられており、電圧増幅部1への電力供給開始に伴って過渡的に出力される電圧をする。また位相反転部7は、過渡電圧増幅部6の後段に備えられており、入力される電圧の位相を反転させて出力する。なお位相反転部7は、単に位相を反転させるだけでなく、併せて電圧の増幅をも行うものとしても良い。
第1切替部8は、過渡電圧増幅部6から出力される電圧について、位相反転部7を経由させて後段に出力させる状態と、位相反転部7を経由させずに後段に出力させる状態との何れかを、自在に切替え可能となっている。また第2切替部9は、第1切替部8の後段に備えられており、入力された電圧を後段に出力する状態(接続状態)と、出力しない状態(遮断状態)との何れかを、自在に切替え可能となっている。
また切替え制御部10は、例えば、独自に備えられている発振回路によって所定のクロックを生じさせる等により、第1切替部8と第2切替部9の切替えを行うタイミングを制御する。なお切替えのタイミングについては、後に改めて説明する。
次に当該イオン発生器の動作について説明する。まず、電源ラインL1が電力供給を開始すると、その電力状態の変動の影響(ノイズの発生)により、電圧増幅部1の出力端子に過渡的な電圧の変動が発生する。なおかかる電力供給直後における電圧変動の周波数分布は、広い帯域に渡って存在する。
この幅広い周波数分布を持った交流信号(過渡電圧)は、まず過渡電圧増幅部6に入力される。そしてこの過渡電圧は、過渡電圧増幅部6によって発振を始動させ得る程度に増幅される。その後、第1切替部8および第2切替部9を経て、トランス2の1次側コイルに入力され、電圧が増幅されて2次側コイルから出力される。なお過渡電圧増幅部6における増幅処理は、発振が始動する前にだけ実行され、発振が始動された後は実行されない(入力された電圧は、そのまま出力される)ようになっている。
ここで、トランス2における2次側コイルのインピーダンスは、ほぼコイルと等価である。またイオン発生素子5のインピーダンスは、ほぼコンデンサと等価である。そのためトランス2の2次側には、トランス2の2次側コイルとイオン発生素子5のコンデンサとで共振回路が形成される。その結果、トランス2の2次側コイルの両端子間には、この共振回路の共振周波数にほぼ等しい周波数の交流信号のみが現れ(増幅され)、それ以外の周波数の交流信号は減衰する。
一方、降圧手段3では、このような共振回路によって生じた交流電圧(交流信号)を降圧させるとともに、電圧増幅部1の入力側にフィードバックする。なお降圧手段3における第1抵抗素子R1と第2抵抗素子の抵抗は、フィードバックする電圧値が電圧増幅部1の入力許容電圧(例えば定格電圧等)の範囲内に収まるように設定されている。
これにより、電圧増幅部1が過剰な電圧負荷により破損することを防止している。またこのように分圧回路として抵抗素子を用いているため、分圧回路を比較的(例えばコンデンサを用いたものに比べて)小型とすることが可能となっている。なお、各抵抗素子の代わりに、容量素子(コンデンサ)を用いても構わない。このようにすれば、分圧回路を、より高耐圧なものとすることが可能となる。
またフィードバックされた交流電圧は、電圧増幅部1により電圧値が増幅されて出力されることになる。このように本イオン発生器では、電圧増幅部1、トランス2、降圧回路3、およびフィードバック回路4等からなる閉回路により、自励式発振回路を構成している。
またこの発振回路の発振周波数は、トランス2の2次側コイルとイオン発生素子5のコンデンサとで形成される共振回路の共振周波数と略等しくなる。つまりフィードバック回路4により帰還された電圧は、殆どその周波数のまま、電圧増幅部1により増幅されて、トランス2の1次側コイルに入力されることになる。そのためトランス2の1次側コイルに入力される電圧は、トランス2の2次側に形成される共振回路の共振周波数と略等しくなり、ひいては、トランスにおける電圧増幅の効率を高いものとすることが可能となっている。
そのため、イオン発生素子5の両端では、効率良く高電圧を得ることができる。また、大気の湿度の変化や導電物の接近などによりイオン発生素子5の容量が変化した場合でも、前述の一連の動作により、常にイオン発生素子5の両端電圧が最大になる周波数の交流電圧が得られ、高い効率が保たれることとなる。
ここで上述した発振回路における発振の条件に着目すると、発振を生じさせるためには、フィードバックされる電圧を正帰還とする必要がある。この点、トランス2の入力電圧と出力電圧に位相差がない場合は、電圧増幅部1等において特段の位相変動がない限り、フィードバック回路4によってフィードバックされる電圧は正帰還となる。
しかし一般にトランスは、1次側コイルと2次側コイルにおける巻き線方向の相対的関係により、入力電圧を、位相を変動させずに出力するものと、位相を反転させて出力するものの何れかとなる。そのため、仮に本実施形態のトランス2が位相を反転させて出力するものであった場合、何らかの位相シフト手段を用いない限りは、フィードバックされる電圧はほぼ負帰還となり、適切な発振が生じないことになる。
そこで本実施形態では上述したように、位相反転部7、第1切替部8、第2切替部9、および切替え制御部10を備え、トランス2における巻き線方向の如何に関わらず、発振条件を満たすように構成されている。ここで、かかる構成の仕組について、以下に説明する。
本構成は、切替え制御部10による、第1切替部8と第2切替部9の切替処理を通じて、発振回路において位相反転部7を経由させる状態と、経由させない状態を適切に切替えるものとなっている。これらの切替処理に関するタイミングチャートを図6に示す。
本図の(a)に示すように、第1切替部8は、AB間およびDE間において、位相反転部7と非接続の状態となり、BC間およびEF間において、位相反転部7と接続された状態となる。なおCD間など(図中に破線で示した期間)においては、第2切替部が遮断状態となっているため、何れの状態となっていても電圧状態に影響しない。
また、本図の(b)に示すように、第2切替部9は、AC間およびDF間において、前段と後段を接続する状態となるが、CD間においては、遮断状態となる。
そしてトランス2として、位相反転を生じないように巻き線のなされたものが採用されている場合の、発振回路における電圧状態を、本図の(c)に示す。このように、位相反転部7と非接続の状態となるAB間およびDE間においては、フィードバックされる電圧は正帰還となるために発振が生じ、発振回路内の電圧は増幅される。ただしBC間およびEF間においては、フィードバックされる電圧はほぼ負帰還となるため、電圧は減衰する。
またトランス2として、位相反転が生じるように巻き線のなされたものが採用されている場合の、発振回路における電圧状態を、本図の(d)に示す。このように、位相反転部7と接続された状態となるBC間およびEF間においては、フィードバックされる電圧は正帰還となるために発振が生じ、発振回路内の電圧は増幅される。ただしAB間およびDE間においては、フィードバックされる電圧はほぼ負帰還となるため、発振は殆ど生じない。
上述したように本構成では、トランスの巻き線方向の如何に関わらず、フィードバックされる電圧が正帰還となる期間を存在させることが可能であり、この期間において発振条件を満たすことができるものとなっている。また自励式発振回路における発振をより確実に開始させるため、第2切替部9において接続状態に切替るタイミングや、第1切替部8における切替えの生じるタイミングごとに、電圧増幅部1に過渡電圧を出力させるものとしてもよい。
なお、トランスの巻き線方向の如何に関わらず発振を起こさせるために、上述したものの他、例えば図13に示すような構成を採用してもよい。当該構成では、トランス2の1次側と2次側における電圧の位相差を検出する、位相差検出部11を設けている。そしてこの位相差検出部11にて、トランスにおける位相の反転を検出したときは、第1切替部8を位相反転部7に接続させ、逆に位相の非反転を検出したときは、第1切替部8を位相反転部7に接続させないようにする。その結果、トランスの巻き方向の如何に関わらずフィードバック電圧が正帰還となり、発振を起こさせることが可能となる。
[第2実施形態]
図1および図2を用いて示した第1実施形態のイオン発生器では、電圧増幅部1への供給電圧を調整することにより、イオンだけでなくオゾンをも発生させることが可能であり、イオン/オゾン発生器になりうる。そこで本発明に係る第2実施形態として、イオン/オゾン発生器を挙げて以下に説明する。まずイオン発生素子間の電圧(あるいは、電圧増幅部1での電圧増幅率や供給電圧V1と考えることもできる)と、イオンおよびオゾンの発生量の関係を表した図について、その一例を図4に示す。
イオンやオゾンの発生特性は、イオン発生素子の構造、イオン発生素子へ印加する高電圧の波形、空中に存在する水蒸気などの分子の量、などにも依存するが、傾向としては概ね図4のようになる。イオンの発生量は空中に存在する水蒸気などの分子の量で制限されるので、ある電圧で発生量が飽和する。そのため図4に示すように、イオン発生素子へ印加する電圧が低い領域ではイオンの発生量の方がオゾン発生量よりも多く、前記印加電圧が高い領域ではイオン発生量よりもオゾン発生量が多くなる傾向にある。
そこで本実施形態のイオン/オゾン発生器では、この傾向を利用し、イオン及びオゾンの発生量を切替えることができるものとする。この切替は、図7に示すように、電圧可変電源42と、イオン出力制御部43を設けることにより実現される。
電圧可変電源42は、電圧調整手段により、電圧増幅部1への供給電圧V1を可変とするものである。この電圧調整手段としては、例えばトランジスタ等の素子により実現される。なお供給電圧V1を変動させることにより、これに応じて、電圧増幅部1における電圧増幅率が変動する(切替わる)。
またイオン出力制御部43は、上述した電圧調整手段における調整を通じて、イオン或いはオゾンの出力量を制御する。この制御方法としては種々のものを採用することができるが、その一例を以下に示す。
イオン出力制御部43は、イオン/オゾン発生器における各動作モードを、択一的に選択するようにする。この動作モードは、例えば具体的に、オゾンを発生させずにイオンを発生させるモード(第1動作モード)、オゾンを所定量未満だけ発生させるモード(第2動作モード)、オゾンを該所定量以上発生させるモード(第3動作モード)、および、イオンとオゾンの何れをも発生させないモード(第4動作モード)とする。
なおオゾンの発生量に係るこの「所定量」としては、例えば多量のオゾンは人体へ悪影響があることから、人体への影響の有無の閾値となる量を用いることなどが考えられる。これにより、人体への影響を最小限に抑えつつ、殺菌・除菌等を行う場合には、第1動作モードを、ある程度強力な殺菌・除菌作用が望まれるものの、オゾンが人体に接触する可能性のある場合には、第2動作モードを、オゾンが人体に接触する可能性が無く、より強力な殺菌・除菌作用が望まれる場合には第3動作モードを、各々対応させることができる。
例えば図4に示すように、イオンが発生し始めるときの電圧(イオン発生素子の電極間電圧)をVA、オゾンが発生し始めるときの電圧をVB、オゾンが所定量発生するときの電圧をVCとすると、第1動作モードでは、イオン発生素子の電極間電圧がVAからVBまでの何れかの値となるように、同じく第2動作モードでは、VBからVCまでの何れかの値となるように、同じく第3動作モードでは、VCより大きい何れかの値となるように、同じく第4動作モードでは、VAより小さい何れかの値となるように、それぞれ予め定めておく。
なお先述のように、イオンやオゾンの発生特性は、イオン発生素子の構造やイオン発生素子へ印加する高電圧の波形による影響を受けるため、これらの要素を考慮して、各動作モードにおける供給電圧を決定する必要がある。また同じく、イオンやオゾンの発生特性は、空中に存在する水蒸気などの分子の量にも依存するため、この量の変動にも追従できるものとすれば更に好ましい。例えば、当該イオン/オゾン発生器に水蒸気の分子の量を計測する装置を備えておき、この計測結果に応じて、各動作モードに対応する供給電圧を修正するものなどが考えられる。
また各動作モードの何れを選択するかについては、例えばユーザによるボタン操作に応じてなされるもの等とすることができる。つまり、ユーザインターフェースとして各動作モードに対応した4個のボタンスイッチを備えておくとともに、予め各動作モードを実現するために必要な電圧増幅部1の電圧増幅率を算定しておく。
そして何れかのスイッチが押下されたら、電圧増幅部1を当該スイッチに対応した電圧増幅率に切り替えるようにすればよい。例えば第2動作モードに対応するボタンスイッチが押下されたときは、イオン発生素子の電極間電圧がVBからVCまでの何れかの値となるように予め算定された電圧増幅率となるよう、電圧増幅部1への供給電圧V1を切替える。
電圧増幅部1での電圧増幅率を切替えることにより、トランスの2次側(高電圧出力装置)から出力される電圧が切替わり、また、イオン及びオゾンの発生量は、空気を介して配置されたイオン発生素子の両電極間の電圧に依存する。そのためこのように、電圧増幅部1での電圧増幅率を調整することにより、イオン及びオゾンの発生量を容易に制御することが可能となるとともに、かかる制御をその時々の状況に応じて実行させることにより、汎用性の高いイオン発生器が実現されている。
またさらに、切替手段によって4個の動作モードから択一的に制御状況を設定できるようにしているため、その時々の状況に応じたイオン及びオゾンを生成させることが容易となっている。
[第3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3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。
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。
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、ヒンジ(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)。
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。
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。
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部である。それらの接触型情報入力部の内、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。
イオン発生器70として、第1実施形態にて示したイオン発生器、または第2実施形態である後述するイオンとオゾンの両方を発生させるイオン/オゾン発生システム44(図7)を採用可能である。以下、イオン発生器70がイオン/オゾン発生システム44(図7)であるとして説明を行う。イオン発生器70が発生させたイオンは、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。
衝撃緩和部材72は、ゴム部材により構成され、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(ヒンジ機構)によって囲まれている。なお衝撃緩和部材72の材質はゴム部材に限らず、他の材質を適用しても構わない。
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。
なおここでの「密閉状態」とは、必ずしも完全に密閉されているものには限られず、多少の隙間などが存在していたとしても、イオンあるいはオゾンを当該空間内にほぼ充満させることができる程度のものであれば良い。例えば、衝撃緩和部材72と下部筐体表面77或いはヒンジ機構71との間などには多少の隙間ができやすいが、イオンあるいはオゾンを当該空間内にほぼ充満させ得るものである限り、十分な効果が期待できる。
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。
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。
以下、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、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、イオン/オゾン発生器41(図7)の電源がオンになり(即ち、図2の電源ラインL1に直流電圧V1が供給されてイオン発生モードとなり)、イオンがイオン噴出部69から送出される。
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。
そして、所定の時間、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、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、イオン/オゾン発生器41の電源はオフとなって(即ち、図2の電源ラインL1への直流電圧V1の供給が遮断され)、イオンの発生は停止する。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ができる。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、イオンにより殺菌された状態で使用できる。
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イオン/オゾン発生器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、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イオン/オゾン発生器41の電源をオンからオフへ移行させるようにする。
また、殺菌効果を増強するために、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。オゾンの発生量は、イオン発生素子に印加する電圧の増減で制御可能である。
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、オゾンを発生させるための制御信号が送られる。この結果、イオン/オゾン発生器41(図7)への供給電圧が上昇し(即ち、図2の電源ラインL1にオゾンが発生する直流電圧にまで上昇したV1が供給されてオゾン発生モードとなり)、オゾンがイオン噴出部69から送出される。この際、オゾンと共にイオンも発生させ、双方をイオン噴出部69から送出させても良い。
イオン/オゾン発生器41の電源は所定時間経過するとオンからオフに移行し、イオン/オゾン発生システム44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、オゾン、またはオゾンとイオンのイオン噴出部69からの送出を継続するようにしても構わない。
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。
イオンは、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。
また、オゾンの発生時には、その発生状況をサブ表示部63に表示し、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、操作者はイオンやオゾンの発生状況を確認することができる。
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、イオン/オゾン発生システム44の電源がオンとなっている場合は、イオン/オゾン発生器41への供給電圧V1を徐々に上昇させ、イオン発生モードから徐々にオゾン発生モードへ移行する。
以上に説明した折り畳み型形状の携帯電話装置は、接触型情報入力部を有する筐体を備えるとともに、折り畳まれた状態と広げられた状態とによって、接触型情報入力部に接する空間を密閉及び開放自在とするように構成されている。また折り畳まれた状態において、この密閉空間に、イオンもしくはオゾンを放出する(誘導する)ことが可能となっている。
そのため、接触型情報入力部に接する空間を密閉しているときは、イオンもしくはオゾンを当該空間に誘導することで効率よく殺菌などを行い、開放しているときは、接触型情報入力部を通じて、ユーザが情報を容易に入力することが可能となっている。
また上記の折り畳み型形状の携帯電話装置は、上部筐体表面76を有する上部筐体73と、下部筐体表面77を有する下部筐体74と、上部筐体73と下部筐体74を回動可能に接続するヒンジ部と、から構成され、この回動を通じて、上部筐体表面76と下部筐体表面77が、ほぼ向き合った状態に折り畳み可能であるともいえる。
そしてさらに、上部筐体表面76または下部筐体表面77上であって、折り畳まれた状態で両筐体(73、74)に挟み込まれる部分に、接触型情報入力部が設けられているとともに、この折り畳まれた状態で両筐体に挟み込まれる空間に、イオンあるいはオゾンが放出(誘導)されるようになっている。
そのため、折り畳まれた状態で両筐体に挟み込まれる空間(少なくとも両筐体により仕切られているため、完全に開放された空間に比べ密閉性が高い)に、イオンあるいはオゾンが誘導されるから、接触型情報入力部に対し、効率よく埃の除去あるいは殺菌・除菌を行うことが可能となっている。
またその上、この折り畳まれた状態においては、両筐体に挟み込まれる部分に密閉空間が形成されるものであるとともに、接触型情報入力部は密閉空間に接する位置に設けられており、イオンあるいはオゾンはこの密閉空間に放出される。
そのため折り畳まれた状態において、接触型情報入力部がこの密閉空間に接するとともに、この空間にイオンあるいはオゾンが誘導されるから、より一層効率よく、接触型情報入力部の埃除去あるいは殺菌・除菌を行うことができものとなっている。
またこの密閉空間は、上部筐体表面76と下部筐体表面77を両底面とし、ゴム材質で構成された衝撃緩和部材72とヒンジ機構71(衝撃緩和部材72がロの字状である場合は、衝撃緩和部材のみ)を側面として形成されている。このように衝撃緩和部材をゴム材質で構成しているため、密閉空間の密閉度合が良好となっており、また折り畳み時に両筐体が接触し傷がつくのを防止することが可能となっている。
なお図8に示すように、指紋センサ64は、折り畳まれた状態においてイオン噴出部69に相対する位置に備えられている。そのため噴出の勢いを利用して、イオンあるいはオゾンをより一層効率よく指紋センサに64に接触させることが可能となる。指紋センサ64のように、埃の除去や殺菌・除菌が特に望まれる箇所については、このようにイオン噴出口に相対させるよう配置することも良い方法である。
次に、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。ただし既に説明した事項について、重複した説明は省略する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、イオンまたはオゾンがイオン噴出部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からのイオンまたはオゾンの放出は停止する。
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がオゾンの発生しない範囲で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。
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。
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部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。
第3実施形態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および第2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3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。
[第4実施形態]
第4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。
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。
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。
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。
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。
高電圧出力装置95及びイオン発生素子96は、第1〜第2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2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から交流の高電圧が発生する。該交流の高電圧は、イオン発生素子96に印加され、イオン発生素子96からイオン及び/又はオゾンが発生する。
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イオン発生器の場合は、イオ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イオン発生器の場合は、イオン、及び/又は、オゾンがイオン発生素子96から発生する。
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。
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。
以上の通り、本発明の実施の形態について第1から第4の各実施形態をあげて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また上述した第1から第4の実施形態は、矛盾なき限り、自由に組み合わせることが可能である。
特に、第3および第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、圧電トランスやチャージポンプなど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。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または第2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。