JP2009141084A - 高圧トランス及びそれを備えた電子機器、並びに電子機器を備えた空気調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力電圧調整回路を別途設けることなく出力電圧を調整することができる高圧トランスを提供する。
【解決手段】高圧トランス３は、高圧トランスボビン１０と、高圧トランスボビン１０に巻かれる１次巻線１１及び２次巻線１２と、高圧トランスボビン１０の内側に設けられるコア１６とを備える高圧トランスであり、高圧トランスボビン１０は、コア１６が進退自在に挿入されるコア挿入部１５を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は高圧トランス、及び該高圧トランスを含む電子機器の構造に関するものである。

居住空間の高気密化に伴い、清潔で快適な居住空間を実現するための技術、特に、居住空間内の空気を清浄化する商品の需要が拡大している。このような空気を清浄化する商品として、従来は対象となる空間内の空気を吸い込み、空気中に存在する浮遊物をフィルタにて除去する空気清浄機が普及していた。

近年、イオン発生装置が搭載された空気清浄機及びエアコン等の空気調節装置の需要が増加している。イオン発生装置は、プラスイオン及びマイナスイオンを発生させ空間内に放出し、空間内の浮遊粒子を不活性化することで空気を清浄化すると共に、浮遊細菌を殺菌することが出来る装置である。

図３に、従来のイオン発生装置１０１の断面図を示す。イオン発生装置１０１は、ケース１０２、高圧トランス１０３、回路基板１０４、回路部品１０５、カバー１０６、イオン発生素子１０７及びエポキシ樹脂１０８を備えている。

高圧トランス１０３は、高圧トランスボビン１０９、１次巻線１１０、２次巻線１１１、１次側電圧入力端子１１２、２次側電圧出力端子１１３及びコア１１４を有している。

回路基板１０４は、回路部品１０５を実装しており、１次側電圧入力端子１１２が接続されている。また、２次側電圧出力端子１１３とイオン発生素子１０７とは、配線１１５により接続されている。

回路基板１０４は、図示しない電源ケーブルが接続されており、この電源ケーブルを商用電源に接続することにより、ＡＣ１００Ｖの電圧が印加される。あるいは、回路基板１０４は、図示しないＡＣ−ＤＣコンバータが接続されている。このＡＣ−ＤＣコンバータが、商用電源から出力されるＡＣ１００Ｖの電圧をＤＣ１２Ｖの電圧に変換することにより、回路基板１０４は、ＤＣ１２Ｖの電圧が印加される。このように回路基板１０４に印加されたＡＣ１００ＶあるいはＤＣ１２Ｖの電圧を、回路基板１０４、回路部品１０５及び高圧トランス１０３からなる昇圧手段により昇圧し、２次側電圧出力端子１１３から出力する。２次側電圧出力端子１１３から出力され、イオン発生素子１０７に印加される電圧（以降、単に出力電圧と称する）は、例えば３ｋＶである。上記出力電圧が印加されたイオン発生素子１０７は、放電によりイオンが発生する。

図４は、従来のイオン発生装置１０１のケース１０２及び従来のイオン発生装置１０１に用いる高圧トランス１０３の斜視図である。

ケース１０２は、その内部を、ケース仕切り壁１０２ｃによりトランス収納部１０２ａと回路収納部１０２ｂとに分割されている。トランス収納部１０２ａに高圧トランス１０３が収納され、回路収納部１０２ｂに回路部品１０５が収納される。

イオン発生装置１０１の組み立てにおいては、高圧トランス１０３をトランス収納部１０２ａに収納後、トランス収納部１０２ａにエポキシ樹脂１０８を流し込み、硬化させる。

高圧トランスの２次巻線は、上述したように例えば３ｋＶの高電圧となり、トランス内での放電を防止する目的でエポキシ樹脂などをケース内に流し込み、硬化させることで、絶縁を行っている。

図３及び図４の高圧トランス１０３と同様に、１次側巻線、２次側巻線、及び両者を磁気結合するコアを備えた高圧トランスとして、特許文献１では１次側巻線と２次側巻線との結合係数を容易に異ならせることが可能なインバータトランス及びその製造方法が開示されている。同様に、特許文献２では、リーケージ・インダクタンスの調整を正確かつ容易に行うことが可能な高圧トランスが開示されている。
特開平１０−２３３３２５号公報（平成１０年９月２日公開） 特開２００５−１４２４９２号公報（２００５年６月２日公開）

しかしながら、高圧トランス１０３の２次側電圧出力端子１１３から出力される電圧には、バラツキが生じるという問題点がある。この問題点が生じる要因は、回路部品１０５の電気的特性のバラツキ、磁性体であるコア１１４の磁気特性のバラツキ、及びコア１１４製造時に生じるコア１１４の形状のバラツキである。

２次側電圧出力端子１１３から出力される電圧が規定値とならないトランスは、イオン発生素子への印加電圧が規定値とならないため、イオン出力に悪影響を及ぼす。上記出力される電圧のバラツキは、予め規定した範囲にあるかを製造後判定しており、範囲外となるトランスは不良となる。

トランスの２次側電圧出力端子から出力される電圧のバラツキを調整する方法として、
回路内に出力電圧調整回路を別途設け出力電圧を規定値に合わせる方法があるが、コストアップするという問題点が生じる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、出力電圧調整回路を別途設けることなく出力電圧を調整することができる高圧トランス、及びそれを備えた電子機器、並びに電子機器を備えた空気調節装置を提供することにある。

本発明の高圧トランスは、上記課題を解決するために、ボビンと、前記ボビンに巻かれる１次巻線及び２次巻線と、前記ボビンの内側に設けられるコアとを備える高圧トランスにおいて、前記ボビンは、前記コアが進退自在に挿入されるコア挿入部を有していることを特徴とする。

上記発明によれば、前記コアをコア挿入部に挿入することにより、挿入しない場合に前記２次巻線に生じる電圧より高い電圧を、前記２次巻線に生じさせることが可能であり、前記コアの前記コア挿入部における位置が自在に変更可能である。よって、前記１次巻線及び前記２次巻線の自己インダクタンス、並びに前記１次巻線及び前記２次巻線間の結合係数が変化させることが出来、前記出力電圧を規定の範囲になるように調整出来る。従って、前記高圧トランスを回路基板に接続した際に、前記回路基板が有する回路部品の電気的特性のバラツキ、前記コアの磁気特性のバラツキ、及び前記コア製造時に生じる前記コアの形状のバラツキによる前記出力電圧のバラツキを、前記コアの前記コア挿入部における位置を調整することにより補正して少なくすることが可能となる。さらに、前記コアを交換することも可能である。

前記高圧トランスでは、前記コア及び前記コア挿入部は、互いに嵌め合うネジ構造を有してもよい。

これにより、前記コアを進退自在に挿入することが容易で確実となる。

前記高圧トランスでは、前記コアは、前記コア挿入部に挿入する深さ方向へ進退自在に移動可能であってもよい。

このように、前記コアを前記深さ方向、即ち前記コア内部の磁界と平行な方向に移動させると、前記１次巻線及び前記２次巻線の自己インダクタンス、並びに前記１次巻線及び前記２次巻線間の結合係数の調整が容易に出来、出力電圧の調整が容易に出来る。

前記高圧トランスでは、前記コアは、調整された位置で固定されてもよい。

これにより、前記高圧トランスを備える製品の振動等により、前記コアがずれ、前記出力電圧が変化することを防止できる。

本発明の電子機器は、上記課題を解決するために、上記いずれか１つの高圧トランスと、該高圧トランスを収納するトランス収納部を有するケースとを備え、前記高圧トランスを前記トランス収納部に収納された状態で、前記トランス収納部に前記１次巻線及び２次巻線を絶縁する樹脂が充填されている電気機器において、前記ケースに、前記コア挿入部が開口する位置にコア挿入穴を設け、前記ケース内側の前記コア挿入穴周辺部と前記ボビンとの間が接合されていることを特徴とする。

上記発明によれば、上記接合を採用することにより、前記高圧トランスを前記トランス収納部に収納後に、前記トランス収納部に充填する前記樹脂が、前記コア挿入部に流れ込まず、前記コアが前記樹脂により固定されない。従って、前記トランス収納部に前記樹脂を充填後に、前記コアの前記コア挿入部における位置の変更、及び前記コアの交換を確実に行うことが可能となり、前記１次巻線及び前記２次巻線の自己インダクタンス、並びに前記１次巻線及び前記２次巻線間の結合係数が変化させることが出来、前記出力電圧を調整出来る。

また、上記発明によれば、前記樹脂を充填後に、前記コアを、ネジ構造を有し、長さあるいは前記コア挿入部の端面に形成される溝の形状が異なるコアに交換が可能であり、前記出力電圧に応じて前記コアを交換出来る。

前記電子機器では、前記高圧トランスの２次巻線に接続されるイオン発生素子を備え、イオン発生素子の放電によりイオンを出力する機能を持つイオン発生装置としてもよい。

これにより、イオン発生装置が正常にイオンを発生が出来る。

本発明の空気調節装置は、上記イオン発生装置を備えているので、プラスイオン及びマイナスイオンを発生させ空間内に放出し、空間内の浮遊粒子を不活性化することで空気を清浄化出来ると共に、浮遊細菌を殺菌出来る。

本発明の高圧トランスは、以上のように、ボビンは、コアが進退自在に挿入されるコア挿入部を有しているものである。

それゆえ、出力電圧調整回路を別途設けることなく出力電圧を調整することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図１及び図２に基づいて説明すれば、以下の通りである。

図１に、本発明に係るイオン発生装置１の断面図を示す。イオン発生装置１は、ケース２、高圧トランス３、コア挿入穴４、回路基板５、回路部品６、カバー７、イオン発生素子８及びエポキシ樹脂９を備えている。

高圧トランス３は、高圧トランスボビン１０、１次巻線１１、２次巻線１２、１次側電圧入力端子１３、２次側電圧出力端子１４及びコア挿入部１５を有しており、コア挿入部１５にコア１６が挿入されており、コア１６は、コア挿入部１５内を進退移動可能である。

１次巻線１１に回路基板５から出力される電圧が印加されることにより、２次巻線１２は、この電圧より高い電圧を生じ、イオン発生素子８に出力電圧として出力する。コア１６は、コア挿入部１５に挿入され、挿入しない場合に２次巻線１２に生じる電圧より高い電圧を、２次巻線１２に生じさせる。

回路基板５は、回路部品６を実装しており、１次側電圧入力端子１３が接続されている。また、２次側電圧出力端子１４とイオン発生素子８とは、配線１７により接続されている。

回路基板５は、図示しない電源ケーブルが接続されており、この電源ケーブルを商用電源に接続することにより、ＡＣ１００Ｖの電圧が印加される。あるいは、回路基板５は、図示しないＡＣ−ＤＣコンバータが接続されている。このＡＣ−ＤＣコンバータが、商用電源から出力されるＡＣ１００Ｖの電圧をＤＣ１２Ｖの電圧に変換することにより、回路基板５は、ＤＣ１２Ｖの電圧が印加される。このように回路基板５に印加されたＡＣ１００ＶあるいはＤＣ１２Ｖの電圧を、回路基板５、回路部品６及び高圧トランス３からなる昇圧手段により昇圧し、２次側電圧出力端子１４から出力する。２次側電圧出力端子１４から出力され、イオン発生素子８に印加される電圧（以降、単に出力電圧と称する）は、例えば３ｋＶである。上記出力電圧が印加されたイオン発生素子８は、放電によりイオンが発生する。

図２は、イオン発生装置１のケース２及びイオン発生装置１に用いる高圧トランス３の斜視図である。

ケース２は、その内部を、ケース仕切り壁２ｃによりトランス収納部２ａと回路収納部２ｂとに分割されている。トランス収納部２ａ及び回路収納部２ｂの容積は、ケース仕切り壁２ｃの位置を変えることにより、任意に設定されても良い。トランス収納部２ａに高圧トランス３が収納され、回路収納部２ｂに回路部品６が収納される。

ここで、ケース２にはコア挿入穴４が設けられている。コア挿入穴４は、高圧トランス３をトランス収納部２ａに収納すると、ケース２内側のコア挿入穴４周辺部と高圧トランスボビン１０との間が接合されるように設けられている。即ち、コア挿入穴４は、コア挿入部１５の開口部と同じ大きさでもよく、この開口部より大きくても良い。

前記高圧トランスでは、前記コアは、前記コア挿入部に挿入する深さ方向へ進退自在に移動可能であってもよい。

このように、前記コアを前記深さ方向、即ち前記コア内部の磁界と平行な方向に移動させると、出力電圧の変化率が一定となるので、前記１次巻線及び前記２次巻線の自己インダクタンス、並びに前記１次巻線及び前記２次巻線間の結合係数の調整が容易に出来る。

イオン発生装置１の組み立てにおいて、高圧トランス３をトランス収納部２ａに収納後、トランス収納部２ａにエポキシ樹脂９を流し込み、その後硬化させ、１次巻線１１及び２次巻線１２を絶縁し、トランス収納部２ａ内部での放電を防止する。この際、エポキシ樹脂９が漏れてコア挿入部１５に流れ込み、コア１６を固定することを防止するための、ケース２内側のコア挿入穴４周辺部と高圧トランスボビン１０との間を接合する方法の一つは、コア挿入穴４とコア挿入部１５とを密着させることである。

このコア挿入穴４とコア挿入部１５とを密着させることを実現するために、高圧トランス３のＸ方向の長さと、トランス収納部２ａのＸ方向の長さとを同一とする。これにより、高圧トランス３をトランス収納部２ａに収納しさえすれば、コア挿入穴４とコア挿入部１５とが密着状態となる。

エポキシ樹脂９の漏れを防止する他の方法として、コア挿入穴４とコア挿入部１５との密着だけではなく、接着材によりコア挿入穴４とコア挿入部１５とを接着することや、ケース２と高圧トランス３との一部を凹凸構造とすることを採用してもよい。上記凹凸構造は、ケース２内側のコア挿入穴４の縁に上面及び下面が空いている円筒部を設け、コア挿入部１５を上記円筒部の形状に応じてくり抜いて構成してもよい。この際、上記円筒部の内部における空洞の断面積は、コア１６の断面積より大きくなるようにする。なお、上述したエポキシ樹脂９の漏れを防止する３つの方法、即ち密着させること、接着すること及び凹凸構造とすることについて、上記３つの方法の内２つを組み合わせても良く、あるいは上記３つの方法全てを採用しても良い。

コア挿入部１５及びコア１６は互いに嵌め合うネジ構造を有している。具体的には、コア挿入部１５の内周壁にネジが形成され、コア１６の外周端面にコア挿入部１５のネジと嵌め合うネジが形成されている。これにより、コア１６を回転させることにより、コア１６が高圧トランス３の内部に挿入されていく。上記ネジ構造を採用することで、コア１６を進退自在に挿入することが容易となる。コア１６は、コア挿入部１５の開口側の端面に図示しない十字穴等の溝を有しているので、この溝の形状に対応したドライバー等の工具を用いることにより、コア１６を±Ｘ方向に移動可能となる。ここでコア１６のコア挿入部１５における位置（以降、単に位置と称する）を変化させると、１次巻線１１及び２次巻線１２の自己インダクタンス、並びに１次巻線１１及び２次巻線１２間の結合係数が変化するので、上記出力電圧を調整することができる。

なお、コア１６は１つでなくてもよく、ネジ構造を有し、長さあるいは形状が異なるコアを、特性に応じ交換しても良い。

また、コア１６には、例えばフェライトが用いられるが、コア１６の材質も、特に限定されず、コアの透磁率μが真空の透磁率μ_０より十分大きい磁性体であれば良い。このような材質のコアを挿入することにより、１次巻線１１及び２次巻線１２の自己インダクタンス、並びに１次巻線１１及び２次巻線１２間の結合係数が変化するので、上記出力電圧を調整出来る。

上記出力電圧の調整が終了し、上記位置が定まったコア１６は、例えば接着剤により調整された位置で固定される。これにより、コア１６の位置を調整後に高圧トランス３を備える製品の振動等により、コア１６がずれ、出力電圧が変化することを防止できる。これもコア１６とコア挿入部１５の嵌合を強め、容易に動かない構成とすれば、接着固定を必ず行う必要もない。

以上のように、本実施の形態のイオン発生装置１は、１次巻線１１及び２次巻線１２の自己インダクタンス、並びに１次巻線１１及び２次巻線１２間の結合係数を変化させることが出来るので、回路部品６の電気的特性のバラツキ、コア１６の磁気特性のバラツキ、及びコア１６製造時に生じるコア１６の形状のバラツキによる出力電圧のバラツキを、コア１６の位置を調整することにより補正することが可能となる。イオン発生素子８は、調整後の上記出力電圧が印加されるので、放電することにより正常にイオンを発生できる。また、トランス収納部２ａに高圧トランス３を収納し、その後トランス収納部２ａにエポキシ樹脂９を充填しても、コア挿入部１５にエポキシ樹脂９が漏れでないので、コア１６のコア挿入部１５における位置の変更、及びコア１６の交換を確実に行うことが可能となる。

本実施の形態のイオン発生装置１を備えた空気調節装置は、イオン発生装置１によりプラスイオン及びマイナスイオンを発生させ空間内に放出し、空間内の浮遊粒子を不活性化することで空気を清浄化出来ると共に、浮遊細菌を殺菌出来る。

〔実施形態の総括〕
本発明の実施形態に係る高圧トランスは、高圧トランスボビン１０と、高圧トランスボビン１０に巻かれる１次巻線１１及び２次巻線１２と、高圧トランスボビン１０の内側に設けられるコア１６とを備える高圧トランス３において、高圧トランスボビン１０は、コア１６が進退自在に挿入されるコア挿入部１５を有していることを特徴とする。

上記発明によれば、コア１６を挿入することにより、挿入しない場合に２次巻線１２に生じる電圧より高い電圧を、２次巻線１２に生じさせることが可能であり、コア１６のコア挿入部１５における位置が自在に変更可能である。よって、１次巻線１１及び２次巻線１２の自己インダクタンス、並びに１次巻線１１及び２次巻線１２間の結合係数が変化させることが出来、出力電圧を規定の範囲になるように調整出来る。従って、高圧トランス３を回路基板５に接続した際に、回路基板５が有する回路部品６の電気的特性のバラツキ、コア１６の磁気特性のバラツキ、及びコア１６製造時に生じるコア１６の形状のバラツキによる前記出力電圧のバラツキを、コア１６のコア挿入部１５における位置を調整することにより補正して少なくすることが可能となる。さらに、コア１６を交換することも可能である。

高圧トランス３では、コア１６及びコア挿入部１５は、互いに嵌め合うネジ構造を有してもよい。

これにより、コア１６を進退自在に挿入することが容易で確実となる。

高圧トランス３では、コア１６は、コア挿入部１５に挿入する深さ方向へ進退自在に移動可能であってもよい。

このように、コア１６を前記深さ方向、即ちコア１６内部の磁界と平行な方向に移動させると、出力電圧の変化率が一定となるので、１次巻線１１及び２次巻線１２の自己インダクタンス、並びに１次巻線１１及び２次巻線１２間の結合係数の調整が容易に出来る。

高圧トランス３では、コア１６は、調整された位置で固定されてもよい。

これにより、高圧トランス３を備える製品の振動等により、コ１６アがずれ、前記出力電圧が変化することを防止できる。

本発明の実施形態に係る電子機器は、上記いずれか１つの高圧トランス３と、高圧トランス３を収納するトランス収納部２ａを有するケースとを備え、高圧トランス３をトランス収納部２ａに収納された状態で、トランス収納部２ａに１次巻線１１及び２次巻線１２を絶縁するエポキシ樹脂９が充填されている電気機器において、ケース２に、コア挿入部１５が開口する位置にコア挿入穴４を設け、ケース２内側のコア挿入穴４周辺部と高圧トランスボビン１０との間が接合されている。

上記構成によれば、上記接合を採用することにより、高圧トランス３をトランス収納部２ａに収納後に、トランス収納部２ａに充填するエポキシ樹脂９が、コア挿入部１５に流れ込まず、コア１６がエポキシ樹脂９により固定されない。従って、トランス収納部２ａにエポキシ樹脂９を充填後に、コア１６のコア挿入部１５における位置の変更、及びコアの交換を確実に行うことが可能となり、１次巻線１１及び２次巻線１２の自己インダクタンス、並びに１次巻線１１及び２次巻線１２間の結合係数が変化させることが出来、前記出力電圧を調整出来る。

また、上記発明によれば、エポキシ樹脂９を充填後に、コア１６を、ネジ構造を有し、長さあるいはコア挿入部１５の端面に形成される溝の形状が異なるコア１６に交換が可能であり、特性に応じてコア１６を交換出来る。

前記電子機器では、高圧トランス３の２次巻線１２に接続されるイオン発生素子８を備え、イオン発生素子８の放電によりイオンを出力する機能を持つイオン発生装置１としてもよい。

これにより、イオン発生装置１が正常にイオンを発生が出来る。

本発明の実施形態に係る空気調節装置は、イオン発生装置１を備えているので、プラスイオン及びマイナスイオンを発生させ空間内に放出し、空間内の浮遊粒子を不活性化することで空気を清浄化出来ると共に、浮遊細菌を殺菌出来る。

本発明の高圧トランスは、出力電圧のバラツキを補正出来るので、イオン発生装置、並びに前記イオン発生装置を備えた空気清浄機及びエアコン等に好適に利用することが出来る。

本発明のイオン発生装置の断面図を示す。 本発明のイオン発生装置のケース及び本発明のイオン発生装置に用いる高圧トランスの斜視図である。 従来のイオン発生装置の断面図である。 従来のイオン発生装置のケース及び従来のイオン発生装置に用いる高圧トランスの斜視図である。

符号の説明

１ イオン発生装置
２ ケース
２ａ トランス収納部
２ｂ 回路収納部
２ｃ ケース仕切り壁
３ 高圧トランス
４ コア挿入穴
５ 回路基板
６ 回路部品
７ カバー
８ イオン発生素子
９ エポキシ樹脂（樹脂）
１０ 高圧トランスボビン（ボビン）
１１ １次巻線
１２ ２次巻線
１３ １次側電圧入力端子
１４ ２次側電圧出力端子
１５ コア挿入部
１６ コア
１７ 配線

Claims (7)

1. ボビンと、
   前記ボビンに巻かれる１次巻線及び２次巻線と、
   前記ボビンの内側に設けられるコアとを備える高圧トランスにおいて、
   前記ボビンは、前記コアが進退自在に挿入されるコア挿入部を有していることを特徴とする高圧トランス。
2. 前記コア及び前記コア挿入部は、互いに嵌め合うネジ構造を有していることを特徴とする請求項１に記載の高圧トランス。
3. 前記コアは、前記コア挿入部に挿入する深さ方向へ進退自在に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の高圧トランス。
4. 前記コアは、調整された位置で固定されていることを特徴とする請求項３に記載の高圧トランス。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の高圧トランスと、
   該高圧トランスを収納するトランス収納部を有するケースとを備え、
   前記高圧トランスを前記トランス収納部に収納された状態で、前記トランス収納部に前記１次巻線及び２次巻線を絶縁する樹脂が充填されている電気機器において、
   前記ケースに、前記コア挿入部が開口する位置にコア挿入穴を設け、
   前記ケース内側の前記コア挿入穴周辺部と前記ボビンとの間が接合されていることを特徴とする電子機器。
6. 前記高圧トランスの２次巻線に接続されるイオン発生素子を備え、イオン発生素子の放電によりイオンを出力する機能を持つイオン発生装置としたことを特徴とする請求項５に記載の電子機器。
7. 請求項６に記載のイオン発生装置を備えたことを特徴とする空気調節装置。

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