JP2009016288A - High-voltage generating circuit, ion generator, and electric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高電圧を発生させる高電圧発生回路、イオン発生装置、および電気機器に関する。 The present invention relates to a high voltage generation circuit that generates a high voltage, an ion generation device, and an electrical apparatus.
一般に、事務所や会議室など、換気の少ない密閉化された部屋では、室内の人数が多いと、呼吸により排出される二酸化炭素、タバコの煙、埃などの空気汚染物質が増加するため、人間をリラックスさせる効能を有するマイナスイオンが空気中から減少していく。特に、タバコの煙が存在すると、マイナスイオンは通常の1/2〜1/5程度にまで減少することがあった。そこで、空気中のマイナスイオンを補給するため、従来、種々のイオン発生装置が市販されている。 In general, in a sealed room with little ventilation, such as an office or a meeting room, if there are many people in the room, air pollutants exhausted by breathing, cigarette smoke, dust, and other air pollutants increase. The negative ions, which have the effect of relaxing, decrease from the air. In particular, when tobacco smoke is present, the negative ions may be reduced to about 1/2 to 1/5 of the normal amount. Therefore, various ion generators have been commercially available to replenish negative ions in the air.
しかしながら、従来のイオン発生装置は、いずれも直流高電圧方式でマイナスイオンのみを発生させるものであった。そのため、このようなイオン発生装置では、空気中にマイナスイオンを補給することはできるものの、空気中の浮遊細菌等を積極的に除去することはできなかった。 However, all of the conventional ion generators generate only negative ions by a direct current high voltage method. Therefore, in such an ion generator, negative ions can be replenished in the air, but airborne bacteria and the like in the air cannot be positively removed.
このような課題に鑑み、本出願人は、空気中にプラスイオンであるH+(H2O)mと、マイナスイオンであるO2 -(H2O)n(m、nは自然数)を略同等量発生させることにより、両イオンを空気中の浮遊細菌等に付着させ、その際に生成される活性種の過酸化水素(H2O2)及び/または水酸基ラジカル(・OH)の分解作用をもって、前記浮遊細菌を除去することが可能なイオン発生装置を提案した(例えば、特許文献1、2を参照)。
In view of such problems, the present applicant has determined that H + (H 2 O) m that is a positive ion and O 2 − (H 2 O) n that is a negative ion (m and n are natural numbers) in the air. By generating approximately the same amount, both ions adhere to airborne bacteria etc. in the air, and the active species hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and / or hydroxyl radicals (.OH) are decomposed. The ion generator which can remove the said floating bacteria with an effect | action was proposed (for example, refer
なお、上記のイオン発生装置については、本出願人によって既に実用化され、実用機としては、セラミックの誘電体を挟んで外側に放電電極、内側に誘導電極を配設した構造のイオン発生装置、及びこれを搭載した空気清浄機や空気調和機などがある。 The above-mentioned ion generator has already been put into practical use by the present applicant, and as a practical machine, an ion generator having a structure in which a discharge electrode is disposed on the outside and an induction electrode is disposed on the inside, with a ceramic dielectric interposed therebetween, And air cleaners and air conditioners equipped with the same.
しかしながら、前記浮遊カビ菌等を不活化することが可能なイオン発生装置には、プラスイオンとマイナスイオンを同時に発生させるため、発生とともに両極性のイオンの一部は中和して消滅してしまい、イオンを効率的に室内へ放出することができないという課題があった。この問題点に鑑み、イオンを効率的に室内へ放出することができるイオン発生装置に関する発明が本発明者等によって既になされている(特許文献3を参照)。 However, the ion generator that can inactivate the above-mentioned floating molds and the like generates both positive ions and negative ions at the same time. There was a problem that ions could not be efficiently released into the room. In view of this problem, the present inventors have already made an invention related to an ion generator capable of efficiently discharging ions into a room (see Patent Document 3).
特許文献3で開示されているイオン発生装置は、単一の放電部でプラスイオンとマイナスイオンを所定周期で交互に発生させる方式ではなく、イオンを発生する放電部を複数有して成る単一のイオン発生素子でプラスイオンとマイナスイオンを個別に発生させることによって或いは複数のイオン発生素子でプラスイオンとマイナスイオンを個別に発生させることによって、両極性のイオン各々を独立して室内に放出する方式を採用した構成としている。このような構成とすることにより、発生したプラスイオンとマイナスイオンがイオン発生素子の電極近傍で中和して消滅することを抑え、発生した両極性のイオンを効率的にバランス良く空間に放出することが可能となっている。
The ion generator disclosed in
ここで、特許文献3で開示されているイオン発生装置の電極間に印加される電圧の波形を図15に示す。図15中の電圧波形E1はプラスイオンを発生する放電部の電極間に印加される電圧の波形であり、電圧波形E2はマイナスイオンを発生する放電部の電極間に印加される電圧の波形である。
Here, the waveform of the voltage applied between the electrodes of the ion generator disclosed in
なお特許文献4によれば、プラスイオンとマイナスイオンを別々の放電部(針状)で交互に発生させることにより、イオンを空気中に送出する風量が少ない条件で使用しても、効率的にプラスイオンとマイナスイオンを空気中に拡散させ得るイオン発生装置が提案されている。
特許文献1〜3に示されているイオン発生装置によれば、空気中の浮遊細菌等を積極的に除去できるので、室内環境を一層快適なものとすることが可能である。しかしながら、これらのイオン発生装置は、プラスイオンとマイナスイオンを同時に発生させるため、イオンを空気中に送出する風量が少ない条件で使用すると、両イオンがすぐに結合してしまう。そのため、送風によりイオンを風に乗せて空間に拡散させる必要があった。
According to the ion generators disclosed in
更に、特許文献3に示されているイオン発生装置は、商用交流電源を入力電源として用いていることから、放電エネルギーを一時的にコンデンサに蓄え、このコンデンサの充放電を半導体スイッチ素子によって切り替える構成となっている。そのため、高耐圧大容量のコンデンサと高耐圧の半導体スイッチング素子が必要となっており、製品の小型化が阻害されるという課題を有している。
Furthermore, since the ion generator shown in
更に、特許文献3に示されているイオン発生装置は、放電エネルギーを一時的にコンデンサに蓄えており、コンデンサの単位時間あたりの放電回数、すなわちイオン発生量を任意に制御できないという課題を有している。
Furthermore, the ion generator shown in
更に、特許文献4に示されているイオン発生装置は、プラスイオンとマイナスイオンを交互に発生させるが、それぞれの発生回数を自由に制御できない、すなわちプラスイオンとマイナスイオンの発生量を任意に変えることができないという課題を有している。 Furthermore, although the ion generator shown by patent document 4 produces | generates positive ion and negative ion alternately, it cannot change freely each generation frequency, ie, the generation amount of positive ion and negative ion is changed arbitrarily. It has the problem that it cannot be done.
本発明は、上記の問題点に鑑み、小型化を図ることができる高電圧発生回路、その高電圧発生回路を搭載したイオン発生装置、及びそのイオン発生装置を搭載した電気機器を提供することを第1の目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention provides a high voltage generation circuit that can be reduced in size, an ion generation device that includes the high voltage generation circuit, and an electrical device that includes the ion generation device. The first purpose.
更に、出力する高電圧の値を調整することができる高電圧発生回路、その高電圧発生回路を搭載し、放電部の破壊を防止することができるイオン発生装置、及びそのイオン発生装置を搭載した電気機器を提供することを第2の目的とする。 Furthermore, a high voltage generation circuit capable of adjusting the value of the high voltage to be output, an ion generator equipped with the high voltage generation circuit, which can prevent the destruction of the discharge portion, and the ion generation apparatus are mounted. A second object is to provide an electrical device.
更に、出力する高電圧の発生頻度を、複数の電圧出力部ごとに別々に調整することができる高電圧発生回路、その高電圧発生回路を搭載しイオン発生量を任意に制御できるイオン発生装置、及びそのイオン発生装置を搭載した電気機器を提供することを第3の目的とする。 Furthermore, a high voltage generation circuit capable of separately adjusting the frequency of generation of the high voltage to be output for each of the plurality of voltage output units, an ion generator capable of arbitrarily controlling the amount of ions generated by installing the high voltage generation circuit, A third object of the present invention is to provide an electric device equipped with the ion generator.
上記目的を達成するために、本発明に係る高電圧発生回路は、1次側コイルと2次側コイルを有し、該1次側コイルに供給された電圧を相互誘導により昇圧させて、該2次側コイルから出力する、少なくとも2個の昇圧部(「第1昇圧部」および「第2昇圧部」とする)と、直流電源から前記第1昇圧部への直流電力の供給の断続を、所定の第1パルス信号の状態に応じて切り替える、第1切替部と、直流電源から前記第2昇圧部への直流電力の供給の断続を、所定の第2パルス信号の状態に応じて切り替える、第2切替部と、前記第1パルス信号および第2パルス信号を発生させて、前記第1切替部および第2切替部における切替を制御する制御部と、を備えた高電圧発生回路であって、前記制御部は、前記第1パルス信号および第2パルス信号の各々について、別々に、パルス幅およびパルス間隔を調整可能である構成(第1の構成)とする。 In order to achieve the above object, a high voltage generating circuit according to the present invention has a primary side coil and a secondary side coil, boosts the voltage supplied to the primary side coil by mutual induction, and At least two boosting units (referred to as “first boosting unit” and “second boosting unit”) output from the secondary coil, and intermittent supply of DC power from a DC power source to the first boosting unit. , Switching according to the state of the predetermined first pulse signal, switching between the first switching unit and the intermittent supply of DC power from the DC power source to the second boosting unit according to the state of the predetermined second pulse signal A high voltage generation circuit comprising: a second switching unit; and a control unit that controls the switching in the first switching unit and the second switching unit by generating the first pulse signal and the second pulse signal. And the control unit includes the first pulse signal and the second pulse. For each signal, separately, a configuration can adjust the pulse width and the pulse interval (first configuration).
本構成によれば、電池などの直流電源から各昇圧部への直流電力の供給の断続が切り替えられて、各昇圧部に相互誘導を生じさせることが可能である。そのため、商用交流電源を電源として用いる必要がなく、ひいては、スイッチング素子等の高耐圧化や、高耐圧大容量のコンデンサ等が不要となり、製品の小型化を図ることが容易となる。 According to this configuration, the intermittent supply of DC power from a DC power source such as a battery to each booster can be switched to cause mutual induction in each booster. For this reason, it is not necessary to use a commercial AC power source as a power source. As a result, a high withstand voltage such as a switching element or a capacitor with a high withstand voltage and a large capacity is not required, and the product can be easily downsized.
また、第1パルス信号や第2パルス信号の状態の調節を通じて、各昇圧部が出力する電圧を制御することが可能である。そのため、例えばこの出力電圧がイオン発生素子に印加される場合であっても、このイオン発生素子に過度の電圧が印加される事態を防止し、イオン発生素子等の破損を回避することが容易となる。 In addition, it is possible to control the voltage output from each booster through adjustment of the state of the first pulse signal and the second pulse signal. Therefore, for example, even when this output voltage is applied to the ion generating element, it is easy to prevent a situation in which an excessive voltage is applied to the ion generating element and to avoid damage to the ion generating element. Become.
また、第1パルス信号および第2パルス信号の各々について、別々に、パルス幅およびパルス間隔を調整可能としているため、第1昇圧部が出力する電圧と第2昇圧部が出力する電圧を、別々に調整することが可能である。そのため、例えば、第1昇圧部の出力電圧がプラスイオンの発生に、第2昇圧部の出力電圧がマイナスイオンの発生に用いられる場合、プラスイオンとマイナスイオンの発生量を別々に調整することが可能となる。 Further, since the pulse width and the pulse interval can be adjusted separately for each of the first pulse signal and the second pulse signal, the voltage output from the first booster and the voltage output from the second booster are separately set. It is possible to adjust to. Therefore, for example, when the output voltage of the first booster is used to generate positive ions and the output voltage of the second booster is used to generate negative ions, the generation amount of positive ions and negative ions can be adjusted separately. It becomes possible.
またこの場合、第1パルス信号および第2パルス信号におけるパルス発生のタイミングをずらすことで、プラスイオンとマイナスイオンの発生のタイミングがずれ、ひいては、両イオンが直ちに結合することを極力阻止することが可能となる。 Further, in this case, by shifting the pulse generation timing in the first pulse signal and the second pulse signal, the generation timing of the positive ions and the negative ions is shifted, and as a result, both ions can be prevented from being immediately combined. It becomes possible.
また上記第1の構成として、より具体的には、前記第1昇圧部および第2昇圧部は、トランスまたはトリガーコイルが備えられている構成(第2の構成)としてもよい。 More specifically, as the first configuration, the first booster and the second booster may be configured to include a transformer or a trigger coil (second configuration).
また上記第1または第2の構成において、前記第1昇圧部の出力電圧をプラスにバイアスする第1整流素子と、前記第2昇圧部の出力電圧をマイナスにバイアスする第2整流素子と、を備えた構成(第3の構成)としてもよい。 Further, in the first or second configuration, a first rectifying element that biases the output voltage of the first boosting unit positively, and a second rectifying element that biases the output voltage of the second boosting unit negatively. It is good also as a structure (3rd structure) provided.
本構成によれば、第1昇圧部の出力電圧を正電圧に偏らせ、第2昇圧部の出力電圧を負電圧に偏らせることが可能となる。その結果、プラスイオンとマイナスイオンの双方を発生させることが容易となる。 According to this configuration, the output voltage of the first booster can be biased to a positive voltage, and the output voltage of the second booster can be biased to a negative voltage. As a result, it becomes easy to generate both positive ions and negative ions.
また上記第3の構成として、より具体的には、前記第1整流素子は、アノードが前記第1昇圧部側に接続されたダイオードであり、前記第2整流素子は、カソードが前記第2昇圧部側に接続されたダイオードである構成(第4の構成)としてもよい。 In the third configuration, more specifically, the first rectifier element is a diode having an anode connected to the first booster side, and the second rectifier element has a cathode that is the second booster. A configuration (fourth configuration) that is a diode connected to the portion side may be employed.
また上記第1から第4の何れかの構成として、より具体的には、前記第1スイッチング素子および第2スイッチング素子は、それぞれ、MOSFETまたはバイポーラトランジスタで構成されている構成(第5の構成)としてもよい。 As any one of the first to fourth configurations, more specifically, the first switching element and the second switching element are each configured by a MOSFET or a bipolar transistor (fifth configuration). It is good.
また上記第1から第5の何れかの構成として、より具体的には、前記制御部は、前記第1パルス信号および第2パルス信号の発生を、ソフトウェアで制御するマイクロコンピュータ、または、前記第1パルス信号および第2パルス信号の発生を、ハードウェアで制御する専用LSIである構成(第6の構成)としてもよい。 Further, as any one of the first to fifth configurations, more specifically, the control unit includes a microcomputer that controls generation of the first pulse signal and the second pulse signal by software, or the first The generation of the one pulse signal and the second pulse signal may be configured as a dedicated LSI that is controlled by hardware (sixth configuration).
また上記第1の構成として、より具体的には、前記第1昇圧部は、前記第1パルス信号のパルスの到来に応じて、交流インパルス状の電圧を出力し、前記第2昇圧部は、前記第2パルス信号のパルスの到来に応じて、交流インパルス状の電圧を出力する構成としてもよく(第7の構成)、また、前記第1昇圧部および第2昇圧部から出力される電圧の値は、前記直流電源から供給される直流電圧の値に応じて変動する構成(第8の構成)としてもよい。 More specifically, as the first configuration, the first booster outputs an AC impulse voltage in response to arrival of a pulse of the first pulse signal, and the second booster An AC impulse voltage may be output in response to the arrival of the pulse of the second pulse signal (seventh configuration), and the voltage output from the first booster and the second booster may be The value may be configured to vary according to the value of the DC voltage supplied from the DC power supply (eighth configuration).
また本発明に係る高電圧発生回路は、1次側コイルと2次側コイルを有し、該1次側コイルに供給された電圧を相互誘導により昇圧させて、該2次側コイルから出力する、少なくとも2個の昇圧部(「第1昇圧部」および「第2昇圧部」とする)と、前記第1昇圧部に係る前記1次側コイルへの直流電力の供給の断続を、所定の第1信号に応じて切り替える、第1切替部と、前記第2昇圧部に係る前記1次側コイルへの直流電力の供給の断続を、所定の第2信号に応じて切り替える、第2切替部と、前記第1信号および第2信号を発生させて、前記第1切替部および第2切替部における切替を制御する制御部と、を備えた高電圧発生回路であって、前記制御部は、前記第1信号および第2信号の各々を、互いに独立して発生させる構成(第9の構成)とする。 The high voltage generation circuit according to the present invention has a primary side coil and a secondary side coil, boosts the voltage supplied to the primary side coil by mutual induction, and outputs the boosted voltage from the secondary side coil. , Intermittent supply of DC power to at least two boosting units (referred to as “first boosting unit” and “second boosting unit”) and the primary side coil related to the first boosting unit, A first switching unit that switches according to the first signal, and a second switching unit that switches between intermittently supplying DC power to the primary coil of the second boosting unit according to a predetermined second signal And a control unit that generates the first signal and the second signal and controls switching in the first switching unit and the second switching unit, wherein the control unit includes: A configuration in which each of the first signal and the second signal is generated independently of each other (ninth Configuration) to.
また本発明に係るイオン発生装置は、上記第1から第9の何れかの構成に係る高電圧発生回路と、前記第1昇圧部の出力電圧が印加されることによりイオンを発生させる、第1電極と、前記第2昇圧部の出力電圧が印加されることによりイオンを発生させる、第2電極と、を備えた構成(第10の構成)とする。 The ion generator according to the present invention generates ions by applying a high voltage generation circuit according to any one of the first to ninth configurations and an output voltage of the first boosting unit. A configuration (tenth configuration) is provided that includes an electrode and a second electrode that generates ions by applying an output voltage of the second booster.
本構成によれば、上記構成の高電圧発生回路により発生される高電圧を用いて、第1電極と第2電極を通じて、イオンを発生させることが可能となる。 According to this configuration, ions can be generated through the first electrode and the second electrode using the high voltage generated by the high voltage generation circuit having the above configuration.
また上記第10の構成において、前記第1電極は、正電圧が印加されることによりプラスイオンを発生させ、前記第2電極は、負電圧が印加されることによりマイナスイオンを発生させるものであり、該プラスイオンの発生量は、前記第1パルス信号のパルス間隔に応じて変動し、該マイナスイオンの発生量は、前記第2パルス信号のパルス間隔に応じて変動する構成(第11の構成)としてもよい。 In the tenth configuration, the first electrode generates positive ions when a positive voltage is applied, and the second electrode generates negative ions when a negative voltage is applied. The positive ion generation amount varies according to the pulse interval of the first pulse signal, and the negative ion generation amount varies according to the pulse interval of the second pulse signal (eleventh configuration). ).
また上記第10または第11の構成において、前記第1電極に印加される電圧は、前記第1パルス信号のパルス幅に応じて変動し、前記第2電極に印加される電圧は、前記第2パルス信号のパルス幅に応じて変動する構成(第12の構成)としてもよい。 In the tenth or eleventh configuration, the voltage applied to the first electrode varies in accordance with the pulse width of the first pulse signal, and the voltage applied to the second electrode is the second voltage. A configuration that varies according to the pulse width of the pulse signal (a twelfth configuration) may be employed.
また上記第10から第12の何れかの構成において、前記第1電極または第2電極は、針状の形状を有しており、該針状の針先から空中放電を行うことにより、イオンを発生させる構成(第13の構成)としてもよい。 In any of the tenth to twelfth configurations, the first electrode or the second electrode has a needle-like shape, and ions are generated by performing air discharge from the needle-like needle tip. It is good also as a structure (13th structure) to generate.
また上記第10から第13の何れかの構成において、接地されているとともに、前記第1電極または第2電極と、外気を挟んで対向するように配置されている対向電極を備え、前記プラスイオンまたはマイナスイオンを、該対向電極に向かって拡散させるようにした構成(第14の構成)としてもよい。本構成によれば、外気におけるイオンの拡散をより促進させることが可能となる。 In any one of the tenth to thirteenth configurations, the positive ion is provided with a counter electrode that is grounded and is disposed so as to face the first electrode or the second electrode with outside air interposed therebetween. Alternatively, a configuration in which negative ions are diffused toward the counter electrode (fourteenth configuration) may be employed. According to this configuration, it is possible to further promote the diffusion of ions in the outside air.
また上記第10から第13の何れかの構成において、前記第1電極または第2電極と、外気を挟んで対向するように配置されている対向電極を備えているとともに、該対向電極と、前記第1電極または第2電極とは、互いに電気的に接続されて回路を構成しており、該回路はフローティングにされている構成(第15の構成)としてもよい。 Further, in any one of the tenth to thirteenth configurations, a counter electrode disposed so as to face the first electrode or the second electrode across the outside air is provided, and the counter electrode, The first electrode or the second electrode is electrically connected to each other to form a circuit, and the circuit may be in a floating configuration (fifteenth configuration).
本構成によれば、空中放電などを除いて、対向電極と第1電極または第2電極を含む回路の電荷量は保存されるため、対向電極の電位状態を、第1電極または第2電極の電位状態と逆にすることが容易となる。そのため、第1電極または第2電極の近傍に生じたイオンを、対向電極に向かって拡散させることが容易となる。 According to this configuration, since the charge amount of the circuit including the counter electrode and the first electrode or the second electrode is preserved except for the air discharge, the potential state of the counter electrode is set to the first electrode or the second electrode. It becomes easy to reverse the potential state. Therefore, it becomes easy to diffuse ions generated in the vicinity of the first electrode or the second electrode toward the counter electrode.
また、上記第14または第15の構成として、より具体的には、前記対向電極は、筒状の形状を有している構成(第16の構成)としてもよく、前記対向電極は、メッシュ状の形状を有している構成(第17の構成)としてもよい。 As the fourteenth or fifteenth configuration, more specifically, the counter electrode may have a cylindrical shape (sixteenth configuration), and the counter electrode may have a mesh shape. It is good also as a structure (17th structure) which has this shape.
また上記第10から第17の何れかの構成として、より具体的には、前記プラスイオンは、H+(H2O)m(ただし、mは自然数)であり、前記マイナスイオンは、O2 -(H2O)n(ただし、nは自然数)であるものとしてもよい。本構成によれば、イオンによる浮遊細菌の除去が可能となる。 In any of the tenth to seventeenth aspects, more specifically, the positive ion is H + (H 2 O) m (where m is a natural number), and the negative ion is O 2. - (H 2 O) n (where n is a natural number). According to this configuration, it is possible to remove floating bacteria by ions.
また上記第10から第18の何れかの構成に係るイオン発生装置を備えた電気機器とすれば、上記構成の利点を享受し得る電気機器とすることが可能である。 In addition, if the electric device includes the ion generation device according to any one of the tenth to eighteenth configurations, the electric device that can enjoy the advantages of the above configuration can be obtained.
また上記第1の構成において、前記制御部は、前記第1パルス信号におけるパルス期間と;第2パルス信号におけるパルス期間と;が互いに重複しないように、該第1パルス信号および第2パルス信号を発生させる構成としてもよい。 Further, in the first configuration, the control unit outputs the first pulse signal and the second pulse signal so that a pulse period in the first pulse signal and a pulse period in the second pulse signal do not overlap each other. It is good also as a structure to generate.
本構成によれば、例えば、第1昇圧部の出力電圧を用いてプラスイオンを、第2昇圧部の出力電圧を用いてマイナスイオンを発生させる場合において、両イオンの発生するタイミングをずらすことが可能となる。そのため、両イオンが直ちに結合してしまう事態を極力回避することが可能となる。 According to this configuration, for example, when generating positive ions using the output voltage of the first booster and generating negative ions using the output voltage of the second booster, the timing of generating both ions can be shifted. It becomes possible. Therefore, it is possible to avoid the situation where both ions are immediately combined.
上述の通り本発明に係る高電圧発生回路およびイオン発生器によれば、電池などの直流電源から各昇圧部への直流電力の供給の断続が切り替えられて、各昇圧部に相互誘導を生じさせることが可能である。そのため、商用交流電源を電源として用いる必要がなく、ひいては、スイッチング素子等の高耐圧化や、高耐圧大容量のコンデンサ等が不要となり、製品の小型化を図ることが容易となる。 As described above, according to the high voltage generation circuit and the ion generator of the present invention, the intermittent supply of DC power from a DC power source such as a battery to each booster is switched, and mutual induction is generated in each booster. It is possible. For this reason, it is not necessary to use a commercial AC power source as a power source. As a result, a high withstand voltage such as a switching element or a capacitor with a high withstand voltage and a large capacity is not required, and the product can be easily downsized.
また、第1パルス信号や第2パルス信号の状態の調節を通じて、各昇圧部が出力する電圧を制御することが可能である。そのため、例えばこの出力電圧がイオン発生素子に印加される場合であっても、このイオン発生素子に過度の電圧が印加される事態を防止し、イオン発生素子等の破損を回避することが容易となる。 In addition, it is possible to control the voltage output from each booster through adjustment of the state of the first pulse signal and the second pulse signal. Therefore, for example, even when this output voltage is applied to the ion generating element, it is easy to prevent a situation in which an excessive voltage is applied to the ion generating element and to avoid damage to the ion generating element. Become.
また、第1パルス信号および第2パルス信号の各々について、別々に、パルス幅およびパルス間隔を調整可能としているため、第1昇圧部が出力する電圧と第2昇圧部が出力する電圧を、別々に調整することが可能である。そのため、例えば、第1昇圧部の出力電圧がプラスイオンの発生に、第2昇圧部の出力電圧がマイナスイオンの発生に用いられる場合、プラスイオンとマイナスイオンの発生量を別々に調整することが可能となる。 Further, since the pulse width and the pulse interval can be adjusted separately for each of the first pulse signal and the second pulse signal, the voltage output from the first booster and the voltage output from the second booster are separately set. It is possible to adjust to. Therefore, for example, when the output voltage of the first booster is used to generate positive ions and the output voltage of the second booster is used to generate negative ions, the generation amount of positive ions and negative ions can be adjusted separately. It becomes possible.
本発明の実施形態について、図面を参照して以下に説明する。図1は、本発明に係るイオン発生装置(回路)の一構成例を示す機能ブロック図である。本図に示すようにイオン発生装置1は、放電部を有する第1のイオン発生素子21と、第2のイオン発生素子22と、これらのイオン発生素子に高電圧を印加する高電圧発生装置(回路)100とによって構成される。なお「高電圧」とは、イオン発生素子に印加された際に、イオンの発生が認められる程度に高い電圧を意味する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration example of an ion generator (circuit) according to the present invention. As shown in this figure, the
高電圧発生装置200は、第1の昇圧部13、第2の昇圧部14、第1のスイッチング素子15、第2のスイッチング素子16、および制御部9などが、図1に示すように接続されて構成されている。
In the
第1の昇圧部13は、電池などの直流電源20から出力される直流電圧を昇圧して、2次側(下流側)に接続されている第1のイオン発生素子21に高電圧を出力する。また第2の昇圧部14は、同じく直流電源20から出力される直流電圧を昇圧して、2次側(下流側)に接続されている第2のイオン発生素子22に高電圧を出力する。
The
第1のスイッチング素子15は、直流電源20から第1の昇圧部13への、直流電力の供給のON/OFFを切り替える。なおこの切替は、制御部9から出力される第1パルス信号に応じてなされる。第2のスイッチング素子16は、直流電源20から第2の昇圧部14への、直流電力の供給のON/OFFを切り替える。なおこの切替は、制御部9から出力される第2パルス信号に応じてなされる。
The
制御部9は、例えばユーザからの指示に応じて、第1のパルス信号と第2のパルス信号を生成し、各スイッチング素子(15、16)に出力する。これにより、各スイッチング素子(15、16)における切替動作を制御する。
The
以上に説明した構成により、イオン発生装置1は、直流電源20から供給される電力に基づいて、各イオン発生素子(21、22)にプラスまたはマイナスの高電圧を発生させて、イオンを発生させる。また直流電源20としては、商用交流電源(通常、100V〜200V程度)よりも小さいものが適用可能となっている。そのため、スイッチング素子(15、16)を高耐圧部品にする必要がなく、放電エネルギーを一時的に蓄える高耐圧大容量のコンデンサを設ける必要もないものとなっている。
With the configuration described above, the
その結果、高電圧発生装置200をできるだけ小型化することが可能となっている。ただし、直流電源20から供給される直流電圧が大きすぎると、スイッチング素子(15、16)の耐圧性能を高くする必要性が生じるため、直流電源20から出力される直流電圧の大きさは、必要最小限に(例えば24V以下)に抑えられていることが望ましい。
As a result, the
次に、図1に示すイオン発生装置のより具体的な構成について、図2を参照しながら説明する。本図に示すように、当該イオン発生装置1は、放電部を有する針状の第1のイオン発生素子21、第2の第2のイオン発生素子22、およびこれらのイオン発生素子に高電圧を印加する高電圧発生装置200などによって構成される。
Next, a more specific configuration of the ion generator shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the
高電圧発生装置200は、トリガーコイル23、トリガーコイル24、ダイオード28、ダイオード29、MOSFET[Metal Oxide Semiconductor FET]25、MOSFET26、および演算処理装置27などによって構成されている。また高電圧発生装置200は、直流電源(30、31)に接続されることが想定されている。
The
より具体的には、直流電源31の正極は、演算処理装置27の電源端子に接続される。直流電源30の正極は、トリガーコイル23の1次巻線(L1)の一端及び2次巻線の一端に接続される。また直流電源30の負極、および直流電源31の負極は、接地される。
More specifically, the positive electrode of the
一方、当該イオン発生装置1では、演算処理装置27のGND(グラウンド)端子は、接地されている。トリガーコイル23の1次巻線(L1)の他端は、MOSFET25のドレイン端子に接続されている。MOSFET25のソース端子は、接地されている。MOSFET25のゲート端子は、演算処理装置27の第1のパルス発生部27Bの出力側に接続されている。
On the other hand, in the
また、トリガーコイル23の2次巻線の他端は、ダイオード28のアノードに接続されている。ダイオード28のカソードは第1のイオン発生素子21に接続されている。またトリガーコイル24の1次巻線の他端は、MOS FET26のドレイン端子に接続されている。MOS FET26のソース端子は、接地されている。MOS FET25のゲート端子は、演算処理装置27の第2のパルス発生部27Cの出力側に接続されている。またトリガーコイル24の2次巻線の他端は、ダイオード29のカソードに接続されている。ダイオード29のアノードは第2のイオン発生素子22に接続されている。
The other end of the secondary winding of the
トリガーコイル23は、先述した第1の昇圧部13の機能を果たすものである。より具体的には、直流電源30から一次側コイル(L1)に供給された電圧を、相互誘導により昇圧させ、二次側コイル(L2)から出力する。なお後述する通り、一次側コイルに入力される直流電圧は、スイッチ手段により断続される(従って電圧が変動する)ことになるため、トリガーコイル23に電磁誘導が発生することになる。またトリガーコイル24は、先述した第2の昇圧部14の機能を果たすものである。より具体的には、直流電源30から一次側コイルに供給された電圧を、相互誘導により昇圧させ、二次側コイルから出力する。
The
ダイオード28は、トリガーコイル23の2次側に生じた交流インパルス信号について、整流作用によって負電圧を抑制して、正電圧に偏らせるものである。なお本願では、このように正電圧に偏らせること(全体として正電圧を発生させること)を、適宜「プラスにバイアスする」と表現する。
The
ダイオード29は、トリガーコイル24の2次側に生じた交流インパルス信号について、整流作用によって正電圧を抑制して、負電圧に偏らせるものである。なお本願では、このように負電圧に偏らせること(全体として負電圧を発生させること)を、適宜「マイナスにバイアスする」と表現する。
The
MOS FET25は、先述した第1のスイッチング素子15の機能を果たすものである。より具体的には、ゲートに入力される第1パルス信号のパルス到来時にのみ、トリガーコイル23の一次側コイルに、直流電源30からの直流電圧が供給されるようになっている。またMOS FET26は、先述した第2のスイッチング素子16の機能を果たすものである。より具体的には、ゲートに入力される第2パルス信号のパルス到来時にのみ、トリガーコイル24の一次側コイルに、直流電源30からの直流電圧が供給されるようになっている。
The
演算処理装置27は、先述した制御部9の機能を果たすものであり、第1パルス信号を発生させるパルス信号発生部27Bと、第2パルス信号を発生させるパルス信号発生部27Cと、これらのパルス信号のパルス幅とパルス間隔を調整するためのタイマー27Aなどを有している。
The
これにより、例えばユーザの指示(ボタン操作など)に応じたパルス幅およびパルス間隔の、第1のパルス信号および第2のパルス信号を発生させる。そしてこれらのパルス信号を各MOSFET(25、26)に出力して、これらにおけるスイッチング動作を制御する。なお後述する通り、第1パルス信号と第2パルス信号については、それぞれ別個に(互いに独立して)パルス幅やパルス間隔が設定または変更できるようになっている。例えばユーザにより、第1パルス信号のパルス幅を0.2μsec、同じくパルス間隔を1.5msec、第2パルス信号のパルス幅を0.5μsec、同じくパルス間隔を1.8msecと予め設定されていれば、これらの設定内容を満足するように各パルス信号が生成される。 Thereby, for example, a first pulse signal and a second pulse signal having a pulse width and a pulse interval corresponding to a user instruction (button operation or the like) are generated. And these pulse signals are output to each MOSFET (25, 26), and the switching operation | movement in these is controlled. As will be described later, the pulse width and pulse interval of the first pulse signal and the second pulse signal can be set or changed separately (independently from each other). For example, if the user presets the pulse width of the first pulse signal to 0.2 μsec, the pulse interval is also 1.5 msec, the pulse width of the second pulse signal is 0.5 μsec, and the pulse interval is also set to 1.8 msec. Each pulse signal is generated so as to satisfy these setting contents.
演算処理装置27としては、例えば、パルス信号の発生、パルス信号のパルス幅とパルス間隔の調整をソフトウェアで制御する、マイクロコンピュータを採用しても良く、パルス信号の発生、パルス信号のパルス幅とパルス間隔の調整をハードウェアで制御する、専用LSIを採用しても良い。また、高電圧発生装置200から出力される高電圧の値の調整及び高電圧発生装置200から出力される高電圧の発生頻度の調整が不要である場合には、タイマー19を取り除き第1のパルス信号発生部17と第2のパルス信号発生部18が発生するパルス信号の波形を固定するとよい。
As the
次に、上述したイオン発生装置1の動作について説明する。演算処理装置27から出力される第1パルス信号におけるパルスの到来により、MOSFET25が一時的にON状態となる。これにより、トリガーコイル23の1次側巻線に電流が流れると、相互誘導により、トリガーコイル23の2次側巻線に、1次側と2次側の巻数比で決まる高電圧が発生する。そしてこの高電圧が、ダイオード28によってプラスにバイアスされ、第1のイオン発生素子21に印加される。
Next, operation | movement of the
その後、演算処理装置27のタイマー27Aにより制御された間隔で次のパルスが出力されるまでの間、MOS FET(25、26)はOFF状態となり、第1のイオン発生素子21の放電電極には高電圧が印加されない。これらの高電圧発生動作は、演算処理装置27のタイマー27Aにより制御された間隔で出力されるパルス信号に応じて、繰り返される。
Thereafter, the MOS FET (25, 26) is in an OFF state until the next pulse is output at an interval controlled by the
一方、演算処理装置27から出力される第2パルス信号におけるパルスの到来により、MOSFET26が一時的にON状態となる。これにより、トリガーコイル24の1次側巻線に電流が流れると、相互誘導により、トリガーコイル24の2次側巻線に、1次側と2次側の巻数比で決まる高電圧が発生する。そしてこの高電圧が、ダイオード29によってマイナスにバイアスされ、第2のイオン発生素子22に印加される。
On the other hand, when the pulse in the second pulse signal output from the
その後、演算処理装置27のタイマー27Aにより制御された間隔で次のパルスが出力されるまでの間、MOSFET26はOFF状態となり、第2のイオン発生素子22の放電電極には高電圧が印加されない。これらの高電圧発生動作は、演算処理装置27のタイマー27Aにより制御された間隔で出力されるパルス信号に応じて、繰り返される。
Thereafter, until the next pulse is output at an interval controlled by the
ここで、第1のパルス発生部27Bから出力される第1パルス信号、すなわちMOSFET25のゲート信号の波形の一例を、図3(A)に示す。また第2のパルス発生部27Cから出力される第2パルス信号、すなわちMOSFET26のゲート信号の波形の一例を、図3(B)に示す。
Here, FIG. 3A shows an example of the waveform of the first pulse signal output from the
このような各パルス信号によって、MOSFET(25、26)におけるソース−ドレイン間の導通/非導通が切替ることにより、各トリガーコイル(23、24)の一次側コイルにおける電力状態も、パルス信号と同等の波形(パルス非到来時には電流が流れず、パルス到来時には、電流が流れる)を示す。そのため、トリガーコイル23の二次側コイルは、図3(C)に示すような電圧状態(実際には、図示のものより高周波となる)となり、かかる電圧が、トリガーコイル23から出力されることになる。またトリガーコイル24の二次側コイルは、図3(D)に示すような電圧状態(実際には、図示のものより高周波となる)となり、かかる電圧が、トリガーコイル24から出力されることになる。
By switching between conduction / non-conduction between the source and the drain in the MOSFET (25, 26) by such each pulse signal, the power state in the primary coil of each trigger coil (23, 24) is also changed to the pulse signal. Equivalent waveforms (current does not flow when no pulse arrives, current flows when pulse arrives). Therefore, the secondary coil of the
そしてトリガーコイル23から出力された電圧は、ダイオード28によってプラスにバイアスされるため、第1のイオン発生素子21は、概ね図4(A)に示すような電圧状態となる。またトリガーコイル24から出力された電圧は、ダイオード29によってマイナスにバイアスされるため、第2の第2のイオン発生素子22は、概ね図4(B)に示すような電圧状態となる。
Since the voltage output from the
このとき、第1のイオン発生素子21における電圧が、第1のイオン発生素子21の放電開始電圧(例えば、図中の+VBDで示す電圧)に達していれば、第1のイオン発生素子21の針先端から空気中に陽電子が放出される(いわゆる電子放射式)。これにより、第1のイオン発生素子21の周辺の空気がイオン化され、プラスイオンであるH+(H2O)m(mは自然数)が発生する。なお、空気中から第1のイオン発生素子21に電子が取込まれることにより、プラスイオンが発生するものとしても良い。
At this time, if the voltage in the first
また、第2のイオン発生素子22における電圧が、第2のイオン発生素子22の放電開始電圧(例えば、図中の−VBDで示す電圧)に達していれば、第2のイオン発生素子22の針先端から空気中に陰電子が放出される。これにより、第2のイオン発生素子22の周辺の空気がイオン化され、マイナスイオンであるO2 -(H2O)n(nは自然数)が発生する。このようにして、第1パルス信号または第2パルス信号のパルスが到来する度に、プラスイオンであるH +(H2O)m、またはマイナスイオンであるO2 -(H2O)nが、略等量発生する。
Further, if the voltage at the second
また、各トリガーコイル(23、24)の2次巻線に発生する高電圧のピーク値は、第1パルス信号または第2パルス信号のパルス幅の調節を通じて、調整することが可能である。つまり、パルス幅を大きくする程、高電圧のピーク値は大きくなり、逆にパルス幅を小さくする程、高電圧のピーク値は小さくなる。また一方、かかる高電圧のピーク値は、直流電源30における起電力を調節することによっても、調整可能である。そのため、例えばこの高電圧のピーク値が定格値を超えないようにすることで、イオン発生素子(21、22)の破損などを防止することができる。
Moreover, the peak value of the high voltage generated in the secondary winding of each trigger coil (23, 24) can be adjusted through adjustment of the pulse width of the first pulse signal or the second pulse signal. That is, as the pulse width is increased, the peak value of the high voltage is increased. Conversely, as the pulse width is decreased, the peak value of the high voltage is decreased. On the other hand, the peak value of the high voltage can also be adjusted by adjusting the electromotive force in the
更に、演算処理装置27から出力されるパルス信号のパルス間隔が調整されることで、各イオン発生素子(21、22)の放電電極に印加される高電圧の単位時間当たりの発生回数、すなわち各イオン発生素子(21、22)の単位時間当たりの放電回数を別々に調整することが可能となっている。
Furthermore, by adjusting the pulse interval of the pulse signal output from the
ここで第1のイオン発生素子21の具体的な構成について、図5を参照しながら説明する。第1のイオン発生素子21の形状は、図5に示すように、基本的に針状であることが望ましく、この場合、針先を放電電極212とするのが良い。針先の曲率は、なるべく小さいほうがよく、例えばφ0.05mm 以下とすることが望ましい。曲率をφ0.05mm 以下とすることでプラスイオンを効果的に発生させることができる。
Here, a specific configuration of the first
また、第1のイオン発生素子21は、例えばタングステン、ステンレス、炭素鋼等の金属材料を適用することができる。第1のイオン発生素子21は、正(プラス)の高電圧が印加されることにより針先から陽電子を放射する(或いは、電子を取込む)。これにより、空気中の水等の分子に電荷移動が起こり、プラスイオンを発生させることができる。
The first
このとき、第1のイオン発生素子21への印加電圧値は、1500V以上望ましくは、3000V以上とすれば、陽電子を効果的に放射することができる。また、第1のイオン発生素子21から発生するプラスイオンは、第1のイオン発生素子21への印加電圧が高いほど単位時間に対する発生量が多く、印加回数が多いほど放電回数も増え、プラスイオンの発生量が多くなる。
At this time, if the voltage applied to the first
第2のイオン発生素子22についても、前記第1のイオン発生素子21と同様であり、負(マイナス)の高電圧を印加することにより針先から陰電子を放射し、空気中の水等の分子に電荷移動が起こり、マイナスイオンを発生させることができる。このとき、第2のイオン発生素子22への印加電圧値は、−1500V以下、望ましくは、−3000V以下とすれば、陰電子を効果的に放射することができる。また、第2のイオン発生素子22から発生するマイナスイオンは、第2のイオン発生素子22への印加電圧が高いほど単位時間に対する発生量が多く、印加回数が多いほど放電回数も増え、マイナスイオンの発生量が多くなる。
The second
ここでイオン発生装置1においては、例えばイオン発生素子(21、22)の種類を変更することにより、放電部の放電開始電圧が変動する場合がある。この場合であっても、本実施形態のイオン発生装置によれば、出力される高電圧の値を、現状の放電開始電圧を超えるように(イオンが発生するように)調整することが可能となっている。そのため、放電開始電圧が変動しても、高電圧発生装置の仕様を変更する必要がないものとなっている。
Here, in the
このような高電圧の値が調整される仕組みについて、以下に、具体例を挙げて説明する。 A mechanism for adjusting the value of such a high voltage will be described below with a specific example.
まず、第1のイオン発生素子21が、下記の表1に示すイオン発生素子A(放電開始電圧は±1.5kV)から、同じくイオン発生素子B(放電開始電圧は±2.0kV)に変更される事例(第1事例)について説明する。
First, the first
直流電源30からトリガーコイル23に印加される電圧(トリガーコイル23の入力電圧)を、図6(A)に示すように5V、第1パルス信号のパルス幅を、図6(B)に示す1つ目のパルスのように0.5μsecと設定すると、トリガーコイル23の2次巻線に発生する電圧(トリガーコイル23の出力電圧)は、図7(A)の一つ目の交流インパルス状の高電圧のように、ピーク値が±1.6kVとなる。この高電圧は、ダイオード28によってプラスにバイアスされ、図7(B)の左側に示すような、+1.6kVのピーク電圧を有する電圧が第1のイオン発生素子21に印加される。
The voltage applied to the
そのため、第1のイオン発生素子21としてイオン発生素子Aが用いられている場合は、印過電圧が放電開始電圧を超えているため、第1のイオン発生素子21をプラス電位で放電させてプラスイオンを発生させることができる。しかし、第1のイオン発生素子21が、イオン発生素子Bである場合には、印過電圧が放電開始電圧を超えないため、第1のイオン発生素子21をプラス電位で放電させてプラスイオンを発生させることができない。
For this reason, when the ion generating element A is used as the first
そこでこの場合は、直流電源30からトリガーコイル23に印加される電圧(トリガーコイル23の入力電圧)は、図6(A)に示すように5Vのままで、第1パルス信号のパルス幅を、図6(B)に示す2つ目のパルスのように、1.0μsecに拡大させることとする。その結果、トリガーコイル23の2次巻線L2に発生する電圧(トリガーコイル23の出力電圧)は、図7(A)に示す2つ目の交流インパルス状の高電圧のようにピーク値が±2.1kVに増加する。
Therefore, in this case, the voltage applied to the
そのため、図7(B)の右側に示すような、ピーク電圧がほぼ+2.1kVである電圧が、第1のイオン発生素子21に印加される。その結果、第1のイオン発生素子21(イオン発生素子B)をプラス電位で放電させ、プラスイオンを発生させることができる。なお、ここでのパルス幅の拡大量は一例であり、第1のイオン発生素子21への印加電圧が放電開始電圧を超えるように、適切に設定されるものとする。
Therefore, a voltage having a peak voltage of approximately +2.1 kV as shown on the right side of FIG. 7B is applied to the first
なお、トリガーコイル23の一次側コイルや2次側コイルにおける巻数、およびMOSFET25のON時間等により、トリガーコイル23の出力電圧は変動する。すなわち使用する部品に応じて前記パルス幅の調整を行うことにより、トリガーコイル23の2次巻線L2に発生する電圧(トリガーコイル23の出力電圧)を任意に制御することができる。
Note that the output voltage of the
またこの第1事例では、第1のイオン発生素子21の種類が変更された場合について説明したが、第2のイオン発生素子22についても同様に考えることができる。つまり、第2のイオン発生素子22における放電開始電圧に応じて、第2パルス信号のパルス幅が適切に設定されることにより、マイナスイオンを発生させることができる。
In the first case, the case where the type of the first
また、第1パルス信号のパルス幅と第2パルス信号のパルス幅は、それぞれ別個に設定可能である。そのため、トリガーコイル23とトリガーコイル24の出力電圧を別個に調節することができるから、第1のイオン発生素子21と第2のイオン発生素子22において放電開始電圧が異なっていても、それぞれに適切な電圧を印加することが可能となっている。
The pulse width of the first pulse signal and the pulse width of the second pulse signal can be set separately. Therefore, since the output voltages of the
またさらには、第1パルス信号のパルス間隔と第2パルス信号のパルス間隔は、それぞれ別個に設定可能である。そのため、トリガーコイル23とトリガーコイル24の出力間隔を別個に調整することができるから、第1のイオン発生素子21により発生するプラスイオンの発生量と、第2のイオン発生素子22により発生するマイナスイオンの発生量を、それぞれ別個に制御することができる。
Furthermore, the pulse interval of the first pulse signal and the pulse interval of the second pulse signal can be set separately. Therefore, since the output interval between the
次に、第1のイオン発生素子21が、表1に示すイオン発生素子A(放電開始電圧は±1.5kV)から、同じくイオン発生素子B(放電開始電圧は±2.0kV)に変更される、別の事例(第2事例)について説明する。
Next, the first
直流電源30からトリガーコイル23に印加される電圧(トリガーコイル23の入力電圧)を、図8(A)の左側に示すように5V、第1パルス信号のパルス幅を、図8(B)に示すパルスのように0.5μsecと設定すると、トリガーコイル23の2次巻線に発生する電圧(トリガーコイル23の出力電圧)は、図9(A)に示す一つ目の交流インパルス状の高電圧のように、ピーク値が±1.6kVとなる。この高電圧は、ダイオード28によってプラスにバイアスされ、図9(B)の左側に示すような、+1.6kVのピーク電圧を有する電圧が第1のイオン発生素子21に印加される。
As shown on the left side of FIG. 8A, the voltage applied to the
そのため、第1のイオン発生素子21としてイオン発生素子Aが用いられている場合は、印過電圧が放電開始電圧を超えているため、第1のイオン発生素子21をプラス電位で放電させてプラスイオンを発生させることができる。しかし、第1のイオン発生素子21がイオン発生素子Bである場合には、印過電圧が放電開始電圧を超えないため、第1のイオン発生素子21をプラス電位で放電させてプラスイオンを発生させることができない。
For this reason, when the ion generating element A is used as the first
そこでこの場合は、第1パルス信号のパルス幅は、図8(B)に示すように0.5μsecのままで、直流電源30からトリガーコイル23に印加される電圧(トリガーコイル23の入力電圧)を、図8(A)の右側に示すように、10Vに増加させることとする。その結果、トリガーコイル23の2次巻線に発生する電圧(トリガーコイル23の出力電圧)は、図9(A)の2つ目の交流インパルス状の高電圧のようにピーク値が±2.1kVに増加する。
Therefore, in this case, the pulse width of the first pulse signal remains 0.5 μsec as shown in FIG. 8B, and the voltage applied from the
そのため、図9(B)の右側に示すような、ピーク電圧がほぼ+2.1kVである電圧が、第1のイオン発生素子21に印加される。その結果、第1のイオン発生素子21(イオン発生素子B)をプラス電位で放電させ、プラスイオンを発生させることができる。なお、ここでの直流電源30における出力電圧の増大量は一例であり、第1のイオン発生素子21への印加電圧が放電開始電圧を超えるように、適切に設定されるものとする。
Therefore, a voltage having a peak voltage of approximately +2.1 kV as shown on the right side of FIG. 9B is applied to the first
なお、トリガーコイル23の一次側コイルや2次側コイルにおける巻数、およびMOSFET25のON時間等により、トリガーコイル23の出力電圧は変動する。すなわち使用する部品に応じて直流電源30の出力の調整を行うことにより、トリガーコイル23の2次巻線L2に発生する電圧(トリガーコイル23の出力電圧)を任意に制御することができる。
Note that the output voltage of the
またこの第2事例では、第1のイオン発生素子21の種類が変更された場合について説明したが、第2のイオン発生素子22についても同様に考えることができる。つまり、第2のイオン発生素子22における放電開始電圧に応じて、直流電源30の出力電圧が適切に設定されることにより、マイナスイオンを発生させることができる。
In the second example, the case where the type of the first
次に、第1のイオン発生素子21が、表1に示すイオン発生素子A(放電開始電圧は±1.5kV)から、同じくイオン発生素子C(放電開始電圧は±3.0kV)に変更される事例(第3事例)について説明する。
Next, the first
直流電源30からトリガーコイル23に印加される電圧(トリガーコイル23の入力電圧)を、図10(A)の左側に示すように5V、第1パルス信号のパルス幅を、図10(B)に示す1つ目のパルスのように0.5μsecと設定すると、トリガーコイル23の2次巻線に発生する電圧(トリガーコイル23の出力電圧)は、図11(A)に示す一つ目の交流インパルス状の高電圧のように、ピーク値が±1.6kVとなる。この電圧はダイオード28によってプラスにバイアスされ、図11(B)の左側に示すような、+1.6kVのピーク電圧を有する電圧が、第1のイオン発生素子21に印加される。
As shown on the left side of FIG. 10A, the voltage applied to the
そのため、第1のイオン発生素子21としてイオン発生素子Aが用いられている場合は、印過電圧が放電開始電圧を超えているため、第1のイオン発生素子21をプラス電位で放電させてプラスイオンを発生させることができる。しかし、第1のイオン発生素子21がイオン発生素子Cである場合には、印過電圧が放電開始電圧を超えないため、第1のイオン発生素子21をプラス電位で放電させてプラスイオンを発生させることができない。
For this reason, when the ion generating element A is used as the first
そこで、直流電源30からトリガーコイル23に印加される電圧(トリガーコイル23の入力電圧)を、図10(A)の右側に示すように10Vに増加させるとともに、第1パルス信号のパルス幅を、図10(B)に示す2つ目のパルスのように、1.0μsecに拡大させることとする。
Therefore, the voltage applied to the
このようにすると、トリガーコイル23の2次巻線に発生する電圧(トリガーコイル23の出力電圧)は、図11(A)の2つ目の交流インパルス状の高電圧のようにピーク値が±3.1kVに増加する。そしてこの出力電圧は、ダイオード28によってプラスにバイアスされ、図11(B)の右側に示すような、+3.1kVのピーク電圧を有する電圧が第1のイオン発生素子21に印加される。
In this way, the voltage generated in the secondary winding of the trigger coil 23 (the output voltage of the trigger coil 23) has a peak value of ± as in the second AC impulse high voltage in FIG. Increase to 3.1 kV. This output voltage is positively biased by the
その結果、第1のイオン発生素子21をプラス電位で放電させ、プラスイオンを発生させることができる。なお、ここでのパルス幅の拡大量は一例であり、第1のイオン発生素子21への印加電圧が放電開始電圧を超えるように、適切に設定されるものとする。
As a result, the first
なお、トリガーコイル23の一次側コイルや2次側コイルにおける巻数、およびMOSFET25のON時間等により、トリガーコイル23の出力電圧は変動する。すなわち使用する部品に応じて前記パルス幅や直流電源30の出力の調整を行うことにより、トリガーコイル23の2次巻線L2に発生する電圧(トリガーコイル23の出力電圧)を任意に制御することができる。
Note that the output voltage of the
またこの第3事例では、第1のイオン発生素子21の種類が変更された場合について説明したが、第2のイオン発生素子22についても同様に考えることができる。つまり、第2のイオン発生素子22における放電開始電圧に応じて、第2パルス信号のパルス幅や直流電源30の出力電圧が適切に設定されることにより、マイナスイオンを発生させることができる。
In the third example, the case where the type of the first
以上までに説明したようにイオン発生装置1においては、各パルス信号のパルス幅や、直流電源30の出力電圧が調節されることにより、イオン発生素子(21、22)に印加される高電圧の値が調整されるようになっている。
As described above, in the
またイオン発生装置1においては、第1パルス信号や第2パルス信号のパルス間隔(パルスの到来する周期)の調節を通じて、イオン発生量を調整することが可能となっている。例えば、第1パルス信号のパルス間隔を、図12(A)に示す1つ目と2つ目のパルスの間隔(2msec)から、同じく2つ目と3つ目のパルスの間隔(1msec)とすることで、第1のイオン発生素子21によるイオン発生量を増加させることができる。
Moreover, in the
つまり、このようにパルス間隔を変更することで、トリガーコイル23の2次巻線L2に発生する電圧(トリガーコイル23の出力電圧)の発生周期が、図12(B)に示す1つ目と2つ目の交流インパルス状の高電圧の発生周期(2msec)から、同じく2つ目と3つ目の交流インパルス状の高電圧の発生周期(1msec)となる。そのため、この高電圧がダイオード28によってプラスにバイアスされた電圧(第1のイオン発生素子21への印加電圧)が、第1のイオン発生素子21の放電開始電圧VBDを超える頻度も、概ね図12(C)に示す通り、2msecの周期から1msecの周期に変化する。
That is, by changing the pulse interval in this way, the generation period of the voltage (output voltage of the trigger coil 23) generated in the secondary winding L2 of the
すなわち、このようにパルス間隔が変更されることで、第1のイオン発生素子21の放電部での放電回数が倍増し、プラスイオン発生量も理論上倍増することになる。なおこの第4事例では、プラスイオンの発生量が調整される場合について説明したが、マイナスイオンの発生量が調整される場合についても同様に考えることができる。つまり、第2パルス信号のパルス間隔を調節することによって、第2のイオン発生素子22によるマイナスイオンの発生量を調整することが可能である。
That is, by changing the pulse interval in this way, the number of discharges in the discharge part of the first
またイオン発生装置1においては、図13に示すように、対向電極(41、42)を備えるようにしてもよい。ここでは、第1の対向電極41は、外気を挟んで第1のイオン発生素子21に対向するように備えられている。第2の対向電極42は、外気を挟んで第2の第2のイオン発生素子22に対向するように備えられている。また第1の対向電極41と第2の対向電極42は、共にGNDに接続されている(接地されている)。なお対向電極(41、42)の形状としては、筒状の形状やメッシュ状の形状等を採用することが可能である。
Moreover, in the
これにより、第1のイオン発生素子21において発生したプラスイオンは、対向電極41に向かって放出され、第2のイオン発生素子において発生したマイナスイオンは、対向電極42に向かって放出される。つまり各イオンは、クーロン力によって対向電極(41、42)に引き寄せられることとなり、イオン風を発生させることができる。その結果、各イオンを空気中に拡散させ易くすることができる。
Thereby, positive ions generated in the first
また更に図13に示すイオン発生装置1において、図14に示すように、トリガーコイル23をトランス23Tに、トリガーコイル24をトランス24Tに置き換えた構成としてもよい。
Further, in the
ここでは、トランス23Tの2次巻線の一端は、ダイオード28のアノードに接続されている。ダイオード28のカソードは第1のイオン発生素子21に接続されている。トランス23Tの2次巻線の他端は第1の対向電極41に接続されている。トランス24Tの2次巻線の一端は、ダイオード29のカソードに接続されている。ダイオード29のアノードは第2のイオン発生素子22に接続されている。トランス24Tの2次巻線の他端は第2の対向電極42に接続されている。
Here, one end of the secondary winding of the
トランス23Tによって昇圧された高電圧は、ダイオード28によってプラスにバイアスされ、第1のイオン発生素子21に印加される。そして第1のイオン発生素子21の針先端と第1の対向電極41との間でコロナ放電が生じて周辺の空気がイオン化され、プラスイオンが発生する。
The high voltage boosted by the
このとき第1の対向電極41はマイナスの電位となっており、クーロン力によって、プラスイオンが第1の対向電極41に引き寄せられ、イオン風が発生する。すなわちこのイオン風に乗せて、プラスイオンを空気中に拡散させ易くすることが可能となっている。
At this time, the
一方、トランス24Tによって昇圧された高電圧は、ダイオード29によってマイナスにバイアスされ、第2のイオン発生素子22に印加される。そして第2のイオン発生素子22の針先端と第2の対向電極42との間で、コロナ放電が生じることによりマイナスイオンが発生する。
On the other hand, the high voltage boosted by the
このとき第2の対向電極42はプラスの電位となっており、クーロン力によって、マイナスイオンが第2の対向電極42に引き寄せられ、イオン風が発生する。すなわちこのイオン風に乗せて、マイナスイオンを空気中に拡散させ易くすることが可能となっている。
At this time, the
このように、第1の対向電極41は、第1のイオン発生素子21と外気を挟んで対向するように配置されている。また第2の対向電極42は、第2のイオン発生素子22と外気を挟んで対向するように配置されている。そして、第1の対向電極41と第1のイオン発生素子21は、互いに電気的に接続されて、フローティングされた(接地されていない)回路を構成している。また同じく、第2の対向電極42と第2のイオン発生素子22は、互いに電気的に接続されて、別のフローティングされた回路を構成している。
Thus, the
そのため空中放電などを除いて、これら各回路の全体の電荷量はほぼ保存されるため、対向電極(41、42)の電位状態を、第1イオン発生素子21または第2イオン発生素子22の電位状態と逆にすることが容易となっている。そのため、各イオン発生素子(21、22)の近傍に生じたイオンを、対向電極(41、42)に向かって拡散させることが容易となっている。 For this reason, the entire charge amount of each of these circuits, except for air discharge, is substantially preserved. It is easy to reverse the state. Therefore, it is easy to diffuse ions generated in the vicinity of each ion generating element (21, 22) toward the counter electrode (41, 42).
なお、上述したイオン発生装置1においては、直流電源から各昇圧部(13、14)への電力供給を断続するスイッチング素子として、MOSFETが用いられているが、その代わりに、バイポーラトランジスタを用いても同様の効果を得ることができる。
In the
また、上述のイオン発生装置1では、第1パルス信号や第2パルス信号における一つのパルスに対応して一つの交流インパルス状の高電圧を発生させるようにしているが、これらのパルス信号における複数のパルスに対応して、一つの交流インパルス状の高電圧が発生するようにしても構わない。
In the
また制御部9(演算処理装置27)においては、第1パルス信号のパルス期間と、第2パルス信号のパルス期間とが、互いに重複しないように、各パルス信号を発生させるようにしてもよい。つまり、一方のパルス信号においてパルスが到来している期間には、他方のパルス信号においてパルスが発生しないようにしてもよい。このようにすれば、プラスイオンとマイナスイオンの発生のタイミングが互いにずれることになり、プラスイオンとマイナスイオンが直ちに結合することを極力回避することが可能となる。 In the control unit 9 (the arithmetic processing unit 27), each pulse signal may be generated so that the pulse period of the first pulse signal and the pulse period of the second pulse signal do not overlap each other. In other words, during the period in which a pulse arrives in one pulse signal, no pulse may be generated in the other pulse signal. In this way, the generation timings of positive ions and negative ions are shifted from each other, and it is possible to avoid as much as possible that positive ions and negative ions are immediately combined.
以上の通り、本実施形態に係るイオン発生装置1は、1次側コイルと2次側コイルを有し、該1次側コイルに供給された電圧を相互誘導により昇圧させて、該2次側コイルから出力する、少なくとも2個の昇圧部(第1の昇圧部13、第2の昇圧部14)と、直流電源20から前記第1の昇圧部13への直流電力の供給の断続を、第1パルス信号の状態に応じて切り替える、第1のスイッチング素子15と、直流電源20から第2の昇圧部14への直流電力の供給の断続を、第2パルス信号の状態に応じて切り替える、第2のスイッチング素子16と、を備えている。
As described above, the
また更に、第1パルス信号および第2パルス信号を発生させて、第1のスイッチング素子15および第2のスイッチング素子16における切替を制御する制御部9を備えている。そして制御部9は、第1パルス信号および第2パルス信号の各々について、別々に、パルス幅およびパルス間隔を調整することが可能となっている。
Furthermore, the
そのためイオン発生装置1によれば、電池などの直流電源から各昇圧部(13、14)への直流電力の供給の断続が切り替えられて、各昇圧部(13、14)に相互誘導を生じさせることが可能である。そのため、商用交流電源を電源として用いる必要がなく、ひいては、スイッチング素子等の高耐圧化や、高耐圧大容量のコンデンサ等が不要となり、製品の小型化を図ることが容易となっている。
Therefore, according to the
また、第1パルス信号や第2パルス信号の状態の調節を通じて、各昇圧部(13、14)が出力する電圧を制御することが可能である。そのため、この出力電圧がイオン発生素子(21、22)に印加されるものでありながら、イオン発生素子(21、22)に過度の電圧が印加される事態を防止し、イオン発生素子(21、22)等の破損を回避することが容易となっている。 Further, it is possible to control the voltage output from each booster (13, 14) through adjustment of the state of the first pulse signal or the second pulse signal. Therefore, while this output voltage is applied to the ion generating elements (21, 22), an excessive voltage is prevented from being applied to the ion generating elements (21, 22), and the ion generating elements (21, 22) are prevented. 22) etc. can be easily avoided.
また、第1パルス信号および第2パルス信号の各々について、別々に、パルス幅およびパルス間隔を調整可能としているため、第1昇圧部13が出力する電圧と第2昇圧部14が出力する電圧を、別々に調整することが可能である。そのため、第1昇圧部13の出力電圧がプラスイオンの発生に、第2昇圧部14の出力電圧がマイナスイオンの発生に用いられるものでありながら、プラスイオンとマイナスイオンの発生量を別々に調整することが可能となっている。
Further, since the pulse width and the pulse interval can be adjusted separately for each of the first pulse signal and the second pulse signal, the voltage output from the
上述した本発明に係るイオン発生装置は、空気調和機、除湿器、加湿器、空気清浄機、冷蔵庫、ファンヒータ、電子レンジ、洗濯乾燥機、掃除機、殺菌装置などの電気機器に搭載するとよい。そして、かかる電気機器にはイオン発生装置で発生したイオンを空気中に送出する送出手段(例えば、送風ファン)を搭載するとよい。 The ion generator according to the present invention described above may be mounted on an electric device such as an air conditioner, a dehumidifier, a humidifier, an air cleaner, a refrigerator, a fan heater, a microwave oven, a washing dryer, a vacuum cleaner, or a sterilizer. . And it is good to equip such an electric equipment with the sending means (for example, ventilation fan) which sends out the ion which generate | occur | produced with the ion generator in the air.
このような電気機器であれば、機器本来の機能に加えて、搭載したイオン発生装置から放出されたプラスイオン、マイナスイオンの作用により空気中のカビや菌を不活化してその増殖を抑制すること等ができ、室内環境を所望の雰囲気状態とすることが可能となる。 If it is such an electric device, in addition to the original function of the device, it suppresses its growth by inactivating mold and fungi in the air by the action of positive ions and negative ions released from the installed ion generator. The indoor environment can be brought into a desired atmosphere state.
以上、本発明の実施形態について説明したが、実施の態様はこの内容に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the embodiment is not limited to this content, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention.
本発明は、イオン発生装置などの分野において利用可能である。 The present invention can be used in fields such as ion generators.
1 イオン発生装置
9 制御部
13 第1の昇圧部
14 第2の昇圧部
15 第1のスイッチング素子
16 第2のスイッチング素子
20、30、31 直流電源
21 第1のイオン発生素子(第1電極)
22 第2のイオン発生素子(第2電極)
23、24 トリガーコイル
23T、24T トランス
25、26 MOSFET
27 演算処理装置
27A タイマー
27B 第1のパルス発生部
27C 第2のパルス発生部
28、29 ダイオード
41、42 対向電極
200 高電圧発生装置(高電圧発生回路)
211 イオン発生素子の電圧印加部
212 イオン発生素子の放電部
DESCRIPTION OF
22 Second ion generating element (second electrode)
23, 24
27
211 Voltage application unit of ion generation element 212 Discharge unit of ion generation element
Claims (20)
直流電源から前記第1昇圧部への直流電力の供給の断続を、所定の第1パルス信号の状態に応じて切り替える、第1切替部と、
直流電源から前記第2昇圧部への直流電力の供給の断続を、所定の第2パルス信号の状態に応じて切り替える、第2切替部と、
前記第1パルス信号および第2パルス信号を発生させて、前記第1切替部および第2切替部における切替を制御する制御部と、を備えた高電圧発生回路であって、
前記制御部は、
前記第1パルス信号および第2パルス信号の各々について、別々に、パルス幅およびパルス間隔を調整可能であることを特徴とする高電圧発生回路。 At least two boosting units (“first”, which have a primary side coil and a secondary side coil, boost the voltage supplied to the primary side coil by mutual induction, and output from the secondary side coil. Booster ”and“ second booster ”),
A first switching unit that switches intermittently the supply of DC power from a DC power supply to the first booster unit according to a state of a predetermined first pulse signal;
A second switching unit that switches between intermittent supply of DC power from a DC power source to the second booster unit according to a state of a predetermined second pulse signal;
A high voltage generation circuit comprising: a control unit that generates the first pulse signal and the second pulse signal to control switching in the first switching unit and the second switching unit;
The controller is
A high voltage generation circuit, wherein a pulse width and a pulse interval can be adjusted separately for each of the first pulse signal and the second pulse signal.
前記第2昇圧部の出力電圧をマイナスにバイアスする第2整流素子と、を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の高電圧発生回路。 A first rectifying element that positively biases the output voltage of the first booster;
3. The high voltage generation circuit according to claim 1, further comprising: a second rectifying element that biases the output voltage of the second booster negatively. 4.
前記第2整流素子は、カソードが前記第2昇圧部側に接続されたダイオードであることを特徴とする請求項3に記載の高電圧発生回路。 The first rectifying element is a diode having an anode connected to the first booster;
4. The high voltage generation circuit according to claim 3, wherein the second rectifier element is a diode having a cathode connected to the second booster side. 5.
前記第1パルス信号および第2パルス信号の発生を、ソフトウェアで制御するマイクロコンピュータ、または、前記第1パルス信号および第2パルス信号の発生を、ハードウェアで制御する専用LSIであることを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載の高電圧発生回路。 The controller is
It is a microcomputer that controls the generation of the first pulse signal and the second pulse signal by software, or a dedicated LSI that controls the generation of the first pulse signal and the second pulse signal by hardware. The high voltage generation circuit according to claim 1.
前記第2昇圧部は、前記第2パルス信号のパルスの到来に応じて、交流インパルス状の電圧を出力することを特徴とする請求項1に記載の高電圧発生回路。 The first booster outputs an AC impulse voltage in response to the arrival of the pulse of the first pulse signal,
2. The high voltage generation circuit according to claim 1, wherein the second booster outputs an AC impulse voltage in response to arrival of a pulse of the second pulse signal. 3.
前記第1昇圧部に係る前記1次側コイルへの直流電力の供給の断続を、所定の第1信号に応じて切り替える、第1切替部と、
前記第2昇圧部に係る前記1次側コイルへの直流電力の供給の断続を、所定の第2信号に応じて切り替える、第2切替部と、
前記第1信号および第2信号を発生させて、前記第1切替部および第2切替部における切替を制御する制御部と、を備えた高電圧発生回路であって、
前記制御部は、
前記第1信号および第2信号の各々を、互いに独立して発生させることを特徴とする高電圧発生回路。 At least two boosting units (“first”, which have a primary side coil and a secondary side coil, boost the voltage supplied to the primary side coil by mutual induction, and output from the secondary side coil. Booster ”and“ second booster ”),
A first switching unit that switches intermittently the supply of direct-current power to the primary coil related to the first boosting unit according to a predetermined first signal;
A second switching unit that switches intermittently the supply of direct-current power to the primary side coil related to the second boosting unit according to a predetermined second signal;
A high voltage generation circuit comprising: a control unit that generates the first signal and the second signal and controls switching in the first switching unit and the second switching unit;
The controller is
A high voltage generation circuit, wherein each of the first signal and the second signal is generated independently of each other.
前記第1昇圧部の出力電圧が印加されることによりイオンを発生させる、第1電極と、
前記第2昇圧部の出力電圧が印加されることによりイオンを発生させる、第2電極と、を備えたことを特徴とするイオン発生装置。 A high voltage generation circuit according to any one of claims 1 to 9,
A first electrode for generating ions by applying an output voltage of the first booster;
An ion generator, comprising: a second electrode that generates ions by applying an output voltage of the second booster.
前記第2電極は、負電圧が印加されることによりマイナスイオンを発生させるものであり、
該プラスイオンの発生量は、前記第1パルス信号のパルス間隔に応じて変動し、
該マイナスイオンの発生量は、前記第2パルス信号のパルス間隔に応じて変動することを特徴とする請求項10に記載のイオン発生装置。 The first electrode generates positive ions when a positive voltage is applied;
The second electrode generates negative ions when a negative voltage is applied;
The amount of positive ions generated varies according to the pulse interval of the first pulse signal,
The ion generation apparatus according to claim 10, wherein the generation amount of the negative ions varies according to a pulse interval of the second pulse signal.
前記第2電極に印加される電圧は、前記第2パルス信号のパルス幅に応じて変動することを特徴とする請求項10または請求項11に記載のイオン発生装置。 The voltage applied to the first electrode varies according to the pulse width of the first pulse signal,
The ion generator according to claim 10 or 11, wherein the voltage applied to the second electrode varies according to a pulse width of the second pulse signal.
該針状の針先から空中放電を行うことにより、イオンを発生させることを特徴とする請求項10から請求項12の何れかに記載のイオン発生装置。 The first electrode or the second electrode has a needle shape,
The ion generator according to any one of claims 10 to 12, wherein ions are generated by performing an air discharge from the needle tip.
前記プラスイオンまたはマイナスイオンを、該対向電極に向かって拡散させるようにしたことを特徴とする請求項10から請求項13の何れかに記載のイオン発生装置。 A counter electrode that is grounded and arranged to face the first electrode or the second electrode with outside air interposed therebetween;
The ion generator according to any one of claims 10 to 13, wherein the positive ions or the negative ions are diffused toward the counter electrode.
該対向電極と、前記第1電極または第2電極とは、互いに電気的に接続されて回路を構成しており、該回路はフローティングにされていることを特徴とする請求項10から請求項13の何れかに記載のイオン発生装置。 A counter electrode arranged to face the first electrode or the second electrode across the outside air,
The counter electrode and the first electrode or the second electrode are electrically connected to each other to form a circuit, and the circuit is in a floating state. The ion generator in any one of.
前記マイナスイオンは、O2 -(H2O)n(ただし、nは自然数)であることを特徴とする請求項10から請求項17の何れかに記載のイオン発生装置。 The positive ion is H + (H 2 O) m (where m is a natural number),
The negative ions, O 2 - (H 2 O ) n ( where, n is a natural number) the ion generating device according to claim 17 claim 10, characterized in that a.
前記第1パルス信号におけるパルス期間と;第2パルス信号におけるパルス期間と;が互いに重複しないように、該第1パルス信号および第2パルス信号を発生させることを特徴とする請求項1に記載の高電圧発生回路。 The controller is
2. The first pulse signal and the second pulse signal are generated so that a pulse period in the first pulse signal and a pulse period in the second pulse signal do not overlap each other. High voltage generation circuit.
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