JP2009295546A - イオン発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イオン濃度を可変にしたい場合に、回路素子にダメージを与えることなく、簡易に調整することが可能なイオン発生装置を提供する。
【解決手段】調整回路３５は、外部から入力される制御信号ＬＶの電圧レベルに従ってＮＰＮバイポーラトランジスタＱ２をオン／オフする。制御信号ＬＶが「Ｌ」レベルである場合、抵抗素子Ｒ１＃と抵抗素子Ｒ２との並列接続に従う合成抵抗値に基づいてノードＮＣの電位レベルは、Ｖｃの電位レベルまで充電される。制御信号ＬＶが「Ｈ」レベルである場合、抵抗素子Ｒ２に電流は流れず、抵抗素子Ｒ１＃の単独抵抗値でコンデンサＣ２を充電することになる。抵抗素子Ｒ１＃の抵抗値が大きい場合にはコンデンサＣ１を充電する速度が遅くなるので、トランジスタＱ１がオンするタイミングにおいてノードＮＣの電位レベルは、Ｖｃの電位レベルよりも低くなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気中の浮遊細菌を殺菌除去し、空気中の有害物質を除去するためののプラスイオン及びマイナスイオンを、放電電極の放電により発生させるイオン発生素子を備えたイオン発生装置に関するものである。

従来から、コロナ放電を応用してプラスイオン及びマイナスイオンを発生させるイオン発生素子を用いたイオン発生装置が提案（特許文献１〜３）され、空気浄化技術の一つとして空気調和機及び空気清浄機等に組み込まれて実用化されている。これらのイオン発生装置は、入力電源仕様で交流の商用電源を用いるタイプと、比較的低電圧の直流電源を用いるタイプとの２つに分類される。

ここで、従来の直流電源を用いるイオン発生装置の代表例として、図７に示すイオン発生装置が、実用化されている。

図７に示すイオン発生装置では、ノードＮＡから直流電源電圧Ｖｉｎが供給され、これがレギュレータＩＣ２０により一定の電圧Ｖｃに変換される。そして、制限抵抗素子Ｒ１を通じてコンデンサＣ１がほぼＶｃの電位レベルまで充電されるとともに、タイミング制御回路３０から出力される一定周期の信号により、トランジスタＱ１がオンになる。

トランジスタＱ１がオンになると、コンデンサＣ１に充電されていた電荷が昇圧トランス２５の一次側コイル２６を通じて流れる。このとき、昇圧トランスの二次側コイル２７には巻数比に比例した一次側よりも高い電圧が出力される。この二次側コイル２７の昇圧電圧がイオン発生素子１０の放電電極１１，１２に印加される。そして、放電電極１１，１２に印加された昇圧電圧が一例としてコロナ放電を生じさせる放電開始電圧以上の高い電圧であれば、放電電極が放電してイオンが生成される。

図７において、コンデンサＣ０は、入力電圧を安定化させるためのバイパスコンデンサである。レギュレータＩＣ２０は、入力電圧が変動しても一定電圧にするための電源安定化素子である。コンデンサＣ２は、レギュレータＩＣ２０の出力電圧を安定化させるためのバイパスコンデンサである。タイミング制御回路３０は、トランジスタＱ１をオンにする一定の信号を作るための発振制御を実行する回路である。コンデンサＣ１は、制限抵抗素子Ｒ１とで構成されるＲＣ直列回路の原理による時定数で充電され、トランジスタＱ１がオンすると、トランス２５の一次側コイル２６を通して電荷を放電する。

図８は、イオン発生装置の各ノードＮＡ〜ＮＤの電圧変化を説明する図である。
図８を参照して、放電電極の構造によって一義的に決定される正（＋）の放電開始電圧よりもノードＮＤの電圧が高くなった時、あるいは負（−）の放電開始電圧よりもノードＮＤの電圧が低くなった時だけコロナ放電によるプラスイオンおよびマイナスイオン（以下、単にイオンとも称する）が発生する。なお、正（＋）の放電開始電圧よりもノードＮＤの電圧が高くなった時には、プラスイオンが放出され、負（−）の放電開始電圧よりもノードＮＤの電圧が低くなった時には、マイナスイオンが放出される。

このような回路構成においては、レギュレータＩＣ２０により昇圧トランス２５を駆動する電圧は安定化されているため、入力電圧を変動させてもトランス２５の一次側コイル２６に与えられる電圧は一定であるので、昇圧された二次側コイル２７側の高電圧も同時に一定であり、放電電極１１，１２の構造が変化しない限りイオン濃度は変化しない。

したがって、イオン濃度を可変にしたい場合には、入力電源を入／切することによって、イオン発生期間の休止時間を作ることにより空気中の平均イオン濃度を少なく調整することが可能である。
特開２０００−３１１７９７号公報 特開２００３−２５７５８９号公報 特開２００６−１４７４４５号公報

しかしながら、入力電源を入／切すると、入力電源の「切」時に電圧安定化のためのコンデンサＣ０およびＣ２が電荷を放電してしまうことから電源「入」時に電源安定化のためのコンデンサＣ０およびＣ２を充電する過大なピーク電流である突入電流が流れるので、使用素子の信頼性上、好ましくない。

また、過大なピーク電流を抑えるためには、インダクタンス等の電流制限素子等の保護部品が必要になりコストが高くなるという問題がある。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、イオン濃度を可変にしたい場合に、回路素子にダメージを与えることなく、簡易に調整することが可能なイオン発生装置を提供することを目的とする。

本発明に係るイオン発生装置は、イオンを発生する放電電極を有するイオン発生素子と、イオン発生素子に対して高電圧を印加するための昇圧トランスを含む電圧駆動回路とを備える。昇圧トランスは、一端側が直流電圧と電気的に接続され、他端側が接地電圧と電気的に接続される一次巻線と、前記イオン発生素子と電気的に接続される二次巻線とを含む。電圧駆動回路は、直流電圧と前記一次巻線の一端側との間に設けられた第１の抵抗素子と、一次巻線と並列に設けられ、一方の電極側は、前記第１の抵抗素子を介して前記直流電圧と接続され、他方の電極側は、前記接地電圧と電気的に接続されるコンデンサと、一次巻線の他端側と前記接地電圧との間に設けられ、前記コンデンサから前記一次巻線に流れる放電電流を制御するためのゲート制御回路と、指示に応答して前記コンデンサに充電する電圧を調整するための調整回路とをさらに含む。

好ましくは、調整回路は、直流電圧と前記一次巻線の一端側との間に、前記第１の抵抗素子と並列に設けられた所定の抵抗値を有する調整抵抗部と、指示に従って前記調整抵抗部に電流を供給するゲート部とを含む。

特に、調整抵抗部は、前記第１の抵抗素子とそれぞれ並列に設けられた第１の調整抵抗素子と、第２の調整抵抗素子とを含む。ゲート部は、前記第１および第２の調整抵抗素子にそれぞれ対応して設けられ、指示に応答して、対応する調整抵抗素子に電流を供給する第１および第２のゲート素子とを含む。

好ましくは、調整回路は、コンデンサと並列に、前記一次巻線の一端側と前記接地電圧との間に設けられた調整抵抗素子と、指示に従って前記調整抵抗素子に電流を供給するゲート素子とを含む。

好ましくは、調整回路は、指示に応答して前記コンデンサに充電する電圧を所定電圧分、通常の充電電圧よりも降圧し、昇圧トランスにおいて、通常時において、前記放電電極の放電開始電圧より高い電圧を前記二次巻線に生じさせ、前記指示に応答して、前記放電開始電圧より低い電圧を前記二次巻線に生じさせる。

好ましくは、イオン濃度を検出するイオン検出部と、イオン検出部の検出結果に基づいて、前記調整回路に指示するための指示信号生成部とをさらに備える。

特に、イオン検出部は、前記イオン濃度が所定のイオン濃度を越える場合には、検出信号を出力し、指示信号生成部は、前記イオン検出部からの検出信号に基づいて、前記調整回路に対して指示する。

本発明に係るイオン発生装置は、イオンを発生する放電電極を有するイオン発生素子と、イオン発生素子に対して高電圧を印加するための昇圧トランスを含む電圧駆動回路とを備える。電圧駆動回路は、コンデンサから昇圧トランスの一次巻線に流れる放電電流を制御するためのゲート制御回路と、指示に応答してコンデンサに充電する電圧を降圧するための調整回路とを含む。当該構成により、調整回路によりコンデンサに充電する電圧を調整することが可能でありそれによりイオン量を調整することが可能である。したがって、入力電源を入／切にすることに伴う、過大なピーク電流である突入電流が回路素子に流れることを阻止し、イオン濃度を可変にしたい場合に、回路素子にダメージを与えることなく、簡易に調整することができる。

以下に図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明においては同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一であるものとする。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に従うイオン発生装置の概略構成図である。

図１を参照して、本発明の実施の形態１に従うイオン発生装置は、イオン発生素子１０と、イオン発生素子に高電圧を印加するための昇圧トランス２５を含む電圧駆動回路とを備える。

イオン発生素子１０は、対向する第１電極１１と、第２電極１２とを含む。
昇圧トランス２５は、一次側コイル２６と、二次側コイル２７とを含み、二次側コイル２７は、イオン発生素子の第１電極１１、第２電極１２とそれぞれ電気的に接続される。

直流電源電圧Ｖｉｎが供給されるノードＮＡと、ノードＮＢとの間には、レギュレータＩＣ２０が設けられる。一次側コイル２６の一端側は、ノードＮＣと接続され、一次側コイル２６の他端側は、トランジスタＱ１と接続される。トランジスタＱ１は、ゲートが抵抗素子Ｒ０を介してタイミング制御回路３０と接続され、ソースが一次側コイル２６と接続され、ドレインが接地電圧ＧＮＤと接続される。コンデンサＣ１は、ノードＮＣと接地電圧ＧＮＤとの間に設けられる。

また、コンデンサＣ０は、入力電圧を安定化させるためのバイパスコンデンサであり、電源ノードＮＡと接地電圧ＧＮＤとの間に設けられる。また、レギュレータＩＣ２０は、入力電圧が変動しても一定電圧にするための電源安定化素子である。一例としてレギュレータＩＣ２０は、スイッチングレギュレータあるいは三端子レギュレータ等のシリーズレギュレータを用いることも可能である。また、コンデンサＣ２は、レギュレータＩＣ２０の出力電圧を安定化させるためのバイパスコンデンサであり、ノードＮＢと接地電圧ＧＮＤとの間に設けられる。

また、電圧駆動回路は、調整回路３５を含み、調整回路３５は、ノードＮＢとノードＮＣとの間に設けられる。

調整回路３５は、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２と、抵抗素子Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とを含む。

抵抗素子Ｒ１＃は、ノードＮＢとノードＮＣとの間に設けられる。
ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２および抵抗素子Ｒ２は、抵抗素子Ｒ１＃と並列にノードＮＢとノードＮＣとの間に設けられる。

抵抗素子Ｒ２は、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２のドレイン端子とノードＮＣとの間に接続される。抵抗素子Ｒ３は、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２のゲート端子と抵抗素子Ｒ５との間に接続される。ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２のソース端子は、ノードＮＢと接続される。ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２のソース端子およびゲート端子は抵抗素子Ｒ４を介して接続される。

抵抗素子Ｒ５は、ノードＮＥと抵抗素子Ｒ３との間に接続される。ノードＮＥには、制御信号ＬＶが与えられる。コンデンサＣ３は、ノードＮＥと接地電圧ＧＮＤとの間に接続される。

調整回路３５は、外部から入力される制御信号ＬＶの電圧レベルに従ってＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２をオン／オフすることにより、抵抗素子Ｒ２に電流を供給あるいは遮断することによりノードＮＢとＮＣとの間の合成抵抗値を調整する。

例えば、制御信号ＬＶが「Ｌ」レベルである場合には、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２はオンする。また、制御信号ＬＶが「Ｈ」レベルである場合には、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２はオフする。

制御信号ＬＶが「Ｌ」レベルである場合には、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２がオンすることに伴い、ノードＮＢとノードＮＣとの間には抵抗素子Ｒ１＃と抵抗素子Ｒ２とが並列接続されて電流が供給されることになる。

一方、制御信号ＬＶが「Ｈ」レベルである場合には、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２がオフすることに伴い、ノードＮＢとノードＮＣとの間には抵抗素子Ｒ１＃が接続されて、抵抗素子Ｒ１＃のみに電流が供給される。

本発明の実施の形態１に従う構成においては、抵抗素子Ｒ１＃と抵抗素子Ｒ２との並列接続に従う合成抵抗値に基づいてノードＮＣの電位レベルは、電圧Ｖｃまで充電されるように設定されているものとする。

そして、本発明の実施の形態１に従うイオン発生装置では、ノードＮＡから直流電源電圧Ｖｉｎが供給され、これがレギュレータＩＣ２０により一定の電圧Ｖｃに変換される。そして、抵抗素子Ｒ１＃と抵抗素子Ｒ２との並列接続に従う合成抵抗値に基づいてノードＮＣの電位レベルは、Ｖｃの電位レベルまで充電されるとともに、タイミング制御回路３０から出力される一定周期の信号により、トランジスタＱ１がオンになる。

トランジスタＱ１がオンになると、コンデンサＣ１に充電されていた電荷が昇圧トランス２５の一次側コイル２６を通じて流れる。このとき、昇圧トランスの二次側コイル２７には巻数比に比例した一次側よりも高い電圧（昇圧電圧）が生成される。この二次側コイル２７に生成された昇圧電圧がイオン発生素子１０の放電電極１１，１２に印加される。そして、放電電極１１，１２に印加された昇圧電圧が一例として放電開始電圧以上の高い電圧であれば、コロナ放電により放電電極からイオンが生成される。

図２は、本発明の実施の形態１に従うイオン発生装置の動作を説明するタイミングチャート図である。

図２を参照して、まず、制御信号ＬＶが「Ｌ」レベルである場合、すなわち、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２がオンしている場合には、ノードＮＡから直流電源電圧Ｖｉｎが供給され、これがレギュレータＩＣ２０により一定の電圧Ｖｃに変換された後、抵抗素子Ｒ１＃とＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２を介した抵抗素子Ｒ２との並列接続に基づく合成抵抗値で、コンデンサＣ１に電圧Ｖｃが印加されて充電される。

ここで、抵抗素子Ｒ１＃，Ｒ２の合成抵抗値と、図７で説明した抵抗素子Ｒ１の単独抵抗値がほぼ等しい場合には図８の時と同等の電圧が昇圧トランス２５の二次側コイル２７に生成されて放電電極においてイオンが生成される。

一方、制御信号ＬＶが「Ｈ」レベルである場合、すなわち、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２がオフしている場合には、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２がオフであるため抵抗素子Ｒ２に電流は流れず、抵抗素子Ｒ１＃の単独抵抗値でコンデンサＣ２を充電することになる。

ここで、抵抗素子Ｒ１＃と、図７で説明した抵抗素子Ｒ１とを比較した場合に、抵抗素子Ｒ１＃の抵抗値が大きい場合にはコンデンサＣ１を充電する速度が遅くなるので、トランジスタＱ１がオンするタイミングが図７の回路と同じである場合には、図１の回路の方がコンデンサＣ１の充電電圧が図中Ｌで示す電圧だけ低くなり、比例してトランス２５の二次側コイル２７により生成される電圧が低くなる。

この時の、二次側コイル２７により生成される電圧が放電電極の放電開始電圧よりも低い場合には放電は発生せず、放電電極においてイオンは生成されない。

このようにして、昇圧トランス２５の二次側コイル２７において生成される昇圧電圧を変化させて、放電電極による放電と非放電の割合を変化させることにより、放電電極において発生されるイオン発生量を調整することが可能である。すなわち、回路素子にダメージを与えることなく、イオン濃度を可変にしたい場合に、簡易に調整することが可能である。

なお、抵抗素子Ｒ１＃と抵抗素子Ｒ２との抵抗値を組み合わせて、抵抗素子Ｒ１＃単独の場合に必ずしも放電しない電圧に設定する必要はなく、放電が弱くなるように放電開始電圧よりも高い近傍の電圧に設定することにより、強放電と弱放電の割合が変化するように設定することも可能である。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に従うイオン発生装置を説明する図である。

図３を参照して、図１の構成と比較して，調整回路３５の代わりに調整回路３５＃を設けた点が異なる。

調整回路３５＃は、抵抗素子Ｒ６と、トランジスタＱ３とを含む。
抵抗素子Ｒ６およびトランジスタＱ３は、ノードＮＣと接地電圧ＧＮＤとの間にコンデンサＣ１と並列に接続される。

また、図１の構成と比較して、トランジスタＱ３のゲートと接地電圧ＧＮＤとの間に抵抗素子Ｒ７を設けた構成としている。抵抗素子Ｒ５，Ｒ７の抵抗値に基づき分割抵抗によりトランジスタＱ３のゲートに印加される電圧を調整する。また、抵抗素子Ｒ１＃を図７で説明した抵抗素子Ｒ１に置換した構成としている。

その他の部分については、図１で説明したのと同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。

本発明の実施の形態２に従うイオン発生装置において、コンデンサＣ１を充電する場合の抵抗素子Ｒ１の抵抗値は図７の抵抗素子と同じであるものとする。

制御信号ＬＶを「Ｈ」レベルに設定した場合には、トランジスタＱ３がオンする。この場合、コンデンサＣ１に充電される電圧は、電圧Ｖｃを抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ６との抵抗分割により分割した電圧に設定される。

図４は、本発明の実施の形態２に従うイオン発生装置の動作を説明するタイミングチャート図である。

図４を参照して、まず、制御信号ＬＶが「Ｌ」レベルである場合、すなわち、トランジスタＱ３がオフしている場合には、ノードＮＡから直流電源電圧Ｖｉｎが供給され、これがレギュレータＩＣ２０により一定の電圧Ｖｃに変換された後、抵抗素子Ｒ１を介してコンデンサＣ１に電圧Ｖｃが印加されて充電される。

上述したように図８の時と同等の電圧が昇圧トランス２５の二次側コイル２７に生成されて放電電極からイオンが生成される。

一方、制御信号ＬＶが「Ｈ」レベルである場合、すなわち、トランジスタＱ３がオンしている場合には、電圧Ｖｃを抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ６との抵抗分割により分割した電圧がコンデンサＣ２に充電される。

これにより、抵抗分割に従ってコンデンサＣ２に充電される電圧が低下するため図２で説明したのと同様に、昇圧トランス２５の二次側コイル２７により生成される昇圧電圧が低下して、放電電極からは放電しない。このようにして、昇圧トランス２５の二次側コイル２７において生成される昇圧電圧を変化させて、放電電極による放電と非放電の割合を変化させることにより、放電電極において発生されるイオン発生量を調整することが可能である。すなわち、回路素子にダメージを与えることなく、イオン濃度を可変にしたい場合に、簡易に調整することが可能である。

なお、上記したように、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ６との抵抗値を組み合わせて、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ６とによる抵抗分割の場合に必ずしも放電しない電圧に設定する必要はなく、放電が弱くなるように放電開始電圧以上の放電開始電圧近傍の電圧に設定することにより、強放電と弱放電の割合が変化するように設定することも可能である。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に従うイオン発生装置の構成を説明する図である。

図５を参照して、本発明の実施の形態３に従うイオン発生装置は、図１の実施の形態１に従うイオン発生装置と比較して、調整回路３５を調整回路３５＃ａに置換するとともに、調整回路３５＃ａを制御するための制御部４０をさらに設けた点が異なる。

また、イオン検知器５０が設けられ、イオン検知器５０は、イオン発生素子１０から生成されたイオン量を検知してその検知結果を制御部４０に出力する。

制御部４０は、イオン検知器５０から出力された検知結果に基づいて調整回路３５を制御する。

調整回路３５＃ａは、調整回路３５と比較して、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ３と、抵抗素子Ｒ６〜Ｒ８をさらに追加した点で異なる。その他の点については同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。

抵抗素子Ｒ６およびＰＮＰバイポーラトランジスタＱ３は、ノードＮＢとノードＮＣとの間に抵抗素子Ｒ１＃と並列に接続される。

抵抗素子Ｒ６は、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ３のドレイン端子とノードＮＣとの間に接続される。抵抗素子Ｒ７は、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ３のゲート端子と制御回路４０との間に接続される。ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ３のソース端子は、ノードＮＢと接続される。ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ３のソース端子およびゲート端子は抵抗素子Ｒ８を介して接続される。

ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２，Ｑ３は、抵抗素子Ｒ３，Ｒ７をそれぞれ介して制御回路４０からの制御信号ＳＡ，ＳＢの入力を受ける。

ここで、抵抗素子Ｒ１＃，Ｒ２，Ｒ６は、一例として３３０Ω，１８３Ω，６６０Ωであるとする。

図６は、本発明の実施の形態３に従うイオン発生装置の動作を説明するタイミングチャート図である。

図６（ａ）は、通常時のイオン発生装置の動作を説明するタイミングチャート図である。

図６（ａ）を参照して、制御回路４０は、調整回路３５＃を駆動する制御信号ＳＡ，ＳＢを出力する。

通常時においては、制御回路４０は、一定周期の周期信号である制御信号ＳＡを出力し、また、制御信号ＳＡの反転信号である制御信号ＳＢを出力する。

これにより、制御信号ＳＡあるいは制御信号ＳＢのいずれか一方が常に「Ｈ」レベルに設定される。

したがって、制御信号ＳＡおよびＳＢの入力を受けるＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２，Ｑ３のいずれかが常にオンした状態である。

したがって、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２，Ｑ３のいずれかに常に電流が流れて抵抗素子Ｒ１＃と、抵抗素子Ｒ２あるいは抵抗素子Ｒ６とに基づいてコンデンサＣ１は充電される。なお、ここで、抵抗素子Ｒ１＃と抵抗素子Ｒ２との合成抵抗値（１１８Ω）でコンデンサＣ１に充電した場合に放電開始電圧以上の昇圧電圧が二次側コイル２７により生成され、抵抗素子Ｒ１＃と抵抗素子Ｒ６との合成抵抗値（２２０Ω）でコンデンサＣ１に充電した場合には、放電開始電圧よりも低い昇圧電圧が二次側コイル２７により生成されるものとする。

具体的には、制御信号ＳＡが「Ｌ」レベルの場合に、二次側コイル２７に放電開始電圧以上の昇圧電圧が生成され、制御信号ＳＢが「Ｌ」レベルの場合に、二次側コイル２７に放電開始電圧よりも低い昇圧電圧が二次側コイル２７により生成される。

したがって、イオン発生素子１０において、コンデンサＣ１に充電する電圧は放電開始電圧以上のイオンを生成する期間と、放電開始電圧よりも低いイオンを生成しない期間とを交互に繰り返してイオンを発生させる。このとき放出されるイオンの増減量は平準化されてほぼ一定の割合でイオン発生器のイオン作用空間に存在することになる。

次に、イオン検知器５０は、イオン作用空間のイオン濃度が低下して、イオン検知器５０で検出されるイオン濃度が任意に決められた規定値を下回った時には、イオン検知器５０からの検知信号を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに切り替える。これにより、制御回路３０は、イオン検知器５０からの検知信号の「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルの切り替えに従って、制御信号ＳＡを「Ｌ」レベルに切り替える。また、制御信号ＳＢを通常時とは異なる一定周期の周期信号に切り替える。具体的には、制御信号ＳＢは、「Ｌ」レベルの期間が「Ｈ」レベルの期間よりも長くなるようにデューティ比を調整した周期信号に切り替えられる。

これに伴い、制御信号ＳＡ，ＳＢがともに「Ｌ」レベルの期間においては、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２，Ｑ３がともにオンする。そして、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２，Ｑ３がともにオンして、抵抗素子Ｒ１＃、抵抗素子Ｒ２、抵抗素子Ｒ６がそれぞれ並列に接続される。これにより、抵抗素子Ｒ１＃、抵抗素子Ｒ２、抵抗素子Ｒ６との並列接続に従う合成抵抗値（１００Ω）により、放電開始電圧以上の高い昇圧電圧が二次側コイル２７により生成される。

また、検知信号の「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルの切り替えに従って制御信号ＳＡは常に「Ｌ」レベルに固定されているため、制御信号ＳＡの入力を受けるＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２は常にオンした状態である。

したがって、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２を介して抵抗素子Ｒ２に常に電流が流れて抵抗素子Ｒ１＃と、抵抗素子Ｒ２とに基づいてコンデンサＣ１は充電される。上述したように、抵抗素子Ｒ１＃と抵抗素子Ｒ２との合成抵抗値（１１８Ω）でコンデンサＣ１に充電した場合に放電開始電圧以上の昇圧電圧が二次側コイル２７により生成されるものとする。

したがって、イオン発生素子１０において、抵抗素子Ｒ１＃およびＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２，Ｑ３を介して抵抗素子Ｒ２，Ｒ６それぞれに電流が流れる期間と、抵抗素子Ｒ１＃およびＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２を介して抵抗素子Ｒ６に電流が流れる期間のいずれにおいてもコンデンサＣ１に充電する電圧は放電開始電圧以上のイオンを生成する期間となるため、イオン発生量を増大させ、すばやくイオン減少分を復帰させることが可能となる。

次に、イオン検知器５０は、イオン作用空間のイオン濃度が増大して、イオン検知器５０で検出されるイオン濃度が任意に決められた規定値を上回った時には、イオン検知器５０からの検知信号を「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに切り替える。

これにより、制御回路３０は、イオン検知器５０からの検知信号の「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルの切り替えに従って、制御信号ＳＡを「Ｈ」レベルに切り替える。また、制御信号ＳＢを通常時とは異なる一定周期の周期信号に切り替える。具体的には、制御信号ＳＢは、「Ｈ」レベルが「Ｌ」レベルの期間よりも長くなるようにデューティ比を調整した周期信号に切り替えられる。

検知信号の「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルの切り替えに従って制御信号ＳＡは常に「Ｈ」レベルに固定されているため、制御信号ＳＡの入力を受けるＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２は常にオフした状態である。

制御信号ＳＡ，ＳＢがともに「Ｈ」レベルの期間においては、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２，Ｑ３はオフであるため抵抗素子Ｒ１＃のみに電流が流れるため放電開始電圧よりも低い昇圧電圧が二次側コイル２７により生成される。

また、制御信号ＳＢのみが「Ｌ」レベルの期間においては、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ３がオンした状態であるが、上述したように、抵抗素子Ｒ１＃と抵抗素子Ｒ６との合成抵抗値（２２０Ω）でコンデンサＣ１に充電した場合に放電開始電圧より低い昇圧電圧が二次側コイル２７により生成されるものとする。

したがって、イオン発生素子１０において、抵抗素子Ｒ１＃のみに電流が流れる期間と、抵抗素子Ｒ１＃およびＰＮＰバイポーラトランジスタＱ３を介する抵抗素子Ｒ６に電流が流れる期間のいずれにおいてもコンデンサＣ１に充電する電圧は放電開始電圧よりも低い電圧を生成する期間となるため、イオン発生量を減少させ、すばやくイオン増加分を復帰させることが出来る。すなわち、回路素子にダメージを与えることなく、イオン濃度を可変にしたい場合に、簡易に調整することが可能である。

なお、本例においては、イオン作用空間のイオン濃度を検知するイオン検知器の検知信号をフィードバックする構成について説明したが、これに限られず、ダストセンサー、ガスセンサーの検知信号を用いることも可能である。

また、本例においては、２つの抵抗素子Ｒ２，Ｒ６を用いて合成抵抗を調整する場合について説明したが、特にこれに限られず、さらに複数の抵抗素子を設けて合成抵抗を調整することにより昇圧電圧の電圧レベルを調整してイオン発生量を調整することも可能である。

なお、上記の実施の形態１および２においては、外部からの制御信号ＬＶが入力される場合について説明したが、本実施の形態３に従う構成の如く、イオン検知器５０の検知信号を制御信号ＬＶとして入力することも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１に従うイオン発生装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態１に従うイオン発生装置の動作を説明するタイミングチャート図である。 本発明の実施の形態２に従うイオン発生装置を説明する図である。 本発明の実施の形態２に従うイオン発生装置の動作を説明するタイミングチャート図である。 本発明の実施の形態３に従うイオン発生装置の構成を説明する図である。 本発明の実施の形態３に従うイオン発生装置の動作を説明するタイミングチャート図である。 従来の直流電源を用いるイオン発生装置を説明する図である。 イオン発生装置の各ノードＮＡ〜ＮＤの電圧変化を説明する図である。

符号の説明

１０ イオン発生素子、１１，１２ 放電電極、２０ レギュレータＩＣ、２５ 昇圧トランス、２６ 一次側コイル、２７ 二次側コイル、３０ タイミング制御回路、４０制御回路。

Claims (7)

1. イオンを発生する放電電極を有するイオン発生素子と、
   前記イオン発生素子に対して高電圧を印加するための昇圧トランスを含む電圧駆動回路とを備え、
   前記昇圧トランスは、一端側が直流電圧と電気的に接続され、他端側が接地電圧と電気的に接続される一次巻線と、前記イオン発生素子と電気的に接続される二次巻線とを含み、
   前記電圧駆動回路は、
   前記直流電圧と前記一次巻線の一端側との間に設けられた第１の抵抗素子と、
   前記一次巻線と並列に設けられ、一方の電極側は、前記第１の抵抗素子を介して前記直流電圧と接続され、他方の電極側は、前記接地電圧と電気的に接続されるコンデンサと、
   前記一次巻線の他端側と前記接地電圧との間に設けられ、前記コンデンサから前記一次巻線に流れる放電電流を制御するためのゲート制御回路と、
   指示に応答して前記コンデンサに充電する電圧を調整するための調整回路とをさらに含む、イオン発生装置。
2. 前記調整回路は、
   前記直流電圧と前記一次巻線の一端側との間に、前記第１の抵抗素子と並列に設けられた所定の抵抗値を有する調整抵抗部と、
   指示に従って前記調整抵抗部に電流を供給するゲート部とを含む、請求項１記載のイオン発生装置。
3. 前記調整抵抗部は、前記第１の抵抗素子とそれぞれ並列に設けられた第１の調整抵抗素子と、第２の調整抵抗素子とを含み、
   前記ゲート部は、前記第１および第２の調整抵抗素子にそれぞれ対応して設けられ、指示に応答して、対応する調整抵抗素子に電流を供給する第１および第２のゲート素子とを含む、請求項２記載のイオン発生装置。
4. 前記調整回路は、
   前記コンデンサと並列に、前記一次巻線の一端側と前記接地電圧との間に設けられた調整抵抗素子と、
   指示に従って前記調整抵抗素子に電流を供給するゲート素子とを含む、請求項１記載のイオン発生装置。
5. 前記調整回路は、指示に応答して前記コンデンサに充電する電圧を所定電圧分、通常の充電電圧よりも降圧し、
   前記昇圧トランスにおいて、通常時において、前記放電電極の放電開始電圧より高い電圧を前記二次巻線に生じさせ、前記指示に応答して、前記放電開始電圧より低い電圧を前記二次巻線に生じさせる、請求項１記載のイオン発生装置。
6. イオン濃度を検出するイオン検出部と、
   前記イオン検出部の検出結果に基づいて、前記調整回路に指示するための指示信号生成部とをさらに備える、請求項１記載のイオン発生装置。
7. 前記イオン検出部は、前記イオン濃度が所定のイオン濃度を越える場合には、検出信号を出力し、
   前記指示信号生成部は、前記イオン検出部からの検出信号に基づいて、前記調整回路に対して指示する、請求項６記載のイオン発生装置。

Images