JP2014050151A - Dc-dc converter and electrostatic atomizer using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータおよびそれを用いた静電霧化装置に関する。 The present invention relates to a DC-DC converter and an electrostatic atomizer using the same.
従来から、液体（たとえば、水）に放電を利用したレイリー分裂を生じさせてナノメータサイズの帯電微粒子水（以下、ナノサイズミストともいう）を生成し、空間の所定箇所に向けて帯電微粒子水を大量に放出可能な静電霧化装置が利用されている。静電霧化装置から放出された帯電微粒子水は、ＯＨラジカルを含んでおり、室内の壁面、衣服やカーテンなどに付着する悪臭成分を無臭化することができる、とされている。 Conventionally, a liquid (for example, water) is subjected to Rayleigh splitting using discharge to generate nanometer-size charged fine particle water (hereinafter also referred to as nanosize mist), and the charged fine particle water is directed toward a predetermined location in the space. Electrostatic atomizers that can be released in large quantities are used. The charged fine particle water discharged from the electrostatic atomizer includes OH radicals, and can deodorize malodorous components adhering to indoor wall surfaces, clothes and curtains.
この種の静電霧化装置１００として、たとえば、図８に示す、霧化電極１１３を冷却させるペルチェ素子１１５と、ペルチェ用電源回路１０４と、ペルチェ用電源回路１０４を制御する制御マイコン１０７とを備えたものが知られている（特許文献１を参照）。
As this type of electrostatic atomizer 100, for example, a
特許文献１の静電霧化装置１００は、柱１１１の先端に球体１１２を有し放電電極として機能する霧化電極１１３と、霧化電極１１３に対向する対向電極１１４と、霧化電極１１３を冷却するペルチェ素子１１５により霧化ブロック１０２を構成している。静電霧化装置１００は、ペルチェ用電源回路１０４のＤＣ／ＤＣコンバータ１１６がペルチェ素子１１５に冷却用の電力を供給する。ペルチェ素子１１５は、霧化電極１１３を冷却させて、霧化電極１１３に周囲の水蒸気を付着させる。また、静電霧化装置１００は、高圧電源回路１０３が霧化電極１１３に高電圧を印加し、霧化電極１１３と対向電極１１４との間に静電霧化放電を行わせる。
The electrostatic atomizer 100 of
特許文献１の静電霧化装置１００では、対向電極１１４に流れる放電電流を検出し、制御マイコン１０７に放電電流信号を出力する放電電流検出回路１０５を備えている。また、静電霧化装置１００は、霧化電極１１３に印加される高電圧を検出し、制御マイコン１０７に放電電圧信号を出力する高圧電源電圧検出回路１０６を備えている。制御マイコン１０７は、ペルチェ用電源回路１０４へ冷却制御信号を出力し、ペルチェ用電源回路１０４を制御する。制御マイコン１０７は、高圧電源回路１０３へＯＮ／ＯＦＦ制御信号および放電電圧調整信号を出力し、高圧電源回路１０３を制御する。静電霧化装置１００は、静電霧化放電で一定量の帯電微粒子が生成されるように、ペルチェ用電源回路１０４や高圧電源回路１０３を制御マイコン１０７が制御している。静電霧化装置１００は、放電電流信号や放電電圧信号を制御マイコン１０７に帰還させ、ペルチェ用電源回路１０４や高圧電源回路１０３の制御に反映している。
The electrostatic atomizer 100 of
なお、特許文献１の静電霧化装置１００では、対向電極１１４が設けられていない場合、高圧電源回路１０３から霧化電極１１３へ流れる放電電流を放電電流検出回路１０５ａにより検出してもよい、としている。
In addition, in the electrostatic atomizer 100 of
ところで、静電霧化装置では、周囲の環境温度によって、負荷となるペルチェ素子が冷却する放電電極の冷却温度が十分ではなくなる場合が生ずる。そのため、静電霧化装置では、環境温度の変化により、安定して帯電微粒子水を生成することが難しい場合もある。 By the way, in an electrostatic atomizer, the cooling temperature of the discharge electrode which the Peltier device used as a load cools may become insufficient depending on the ambient environmental temperature. Therefore, it may be difficult for the electrostatic atomizer to stably generate charged fine particle water due to a change in environmental temperature.
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、比較的簡単な回路構成で、環境温度の変化に応じた出力電圧を負荷に印加することが可能なＤＣ−ＤＣコンバータおよびそれを用いた静電霧化装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a DC-DC converter capable of applying an output voltage to a load in accordance with a change in environmental temperature with a relatively simple circuit configuration. It is in providing the electrostatic atomizer using the same.
本発明のＤＣ−ＤＣコンバータは、直流電源部と接続される第１のスイッチング素子と、該第１のスイッチング素子とインダクタを介して充電電流が供給され両端間に負荷が接続される出力平滑用コンデンサと、上記インダクタと上記出力平滑用コンデンサとの第１直列回路と並列に接続され上記第１のスイッチング素子のオフ時に上記インダクタの蓄積エネルギを上記負荷側に放出する転流ダイオードと、上記第１のスイッチング素子のオンとオフとを制御する制御部とを備えるＤＣ−ＤＣコンバータであって、第１の固定抵抗と、環境温度の変化に応じて抵抗値が変化する第１のサーミスタと第２の固定抵抗との第２直列回路とを直列接続させた回路を上記出力平滑用コンデンサと並列接続して備え、上記第１の固定抵抗と上記第２直列回路とで分圧された電圧を上記制御部のフィードバック電圧とし、上記出力平滑用コンデンサの出力端と上記制御部とを電気的に導通させて上記出力電圧と上記フィードバック電圧とを同電位とする第２のスイッチング素子が設けられており、環境温度の変化に応じて抵抗値が変化する第２のサーミスタと第３の固定抵抗との第３直列回路と、第４の固定抵抗とを直列接続させた回路を上記出力平滑用コンデンサと並列接続して備え、上記第３直列回路と上記第４の固定抵抗とで分圧された電圧を上記第２のスイッチングの駆動電圧とし、上記制御部は、上記フィードバック電圧に基づき、環境温度が上昇した際に上記出力平滑用コンデンサの出力電圧を上げ、環境温度が下降した際に上記出力電圧を下げるように上記第１のスイッチング素子を制御し、上記第２のスイッチング素子は、環境温度が所定の温度以上に上昇した際に、上記駆動電圧に基づきオン状態となり、上記制御部が環境温度の上昇に応じて上記出力電圧を上げることを抑制することを特徴とする。 The DC-DC converter of the present invention is a first switching element connected to a direct current power supply unit, and an output smoothing device in which a charging current is supplied via the first switching element and an inductor and a load is connected between both ends. A commutation diode connected in parallel with a first series circuit of a capacitor, the inductor and the output smoothing capacitor and discharging the stored energy of the inductor to the load side when the first switching element is off; A DC-DC converter including a control unit that controls on and off of one switching element, the first fixed resistor, the first thermistor whose resistance value changes in accordance with a change in environmental temperature, and the first A circuit in which a second series circuit with two fixed resistors is connected in series with the output smoothing capacitor, and the first fixed resistor and the second series are provided. The voltage divided by the path is used as the feedback voltage of the control unit, and the output terminal of the output smoothing capacitor and the control unit are electrically connected to make the output voltage and the feedback voltage the same potential. A second switching element is provided, and a third series circuit of a second thermistor and a third fixed resistor whose resistance value changes in accordance with a change in environmental temperature, and a fourth fixed resistor are connected in series. A circuit divided in parallel with the output smoothing capacitor, and a voltage divided by the third series circuit and the fourth fixed resistor is used as a driving voltage for the second switching, and the control unit Based on the feedback voltage, the first switching element is configured to increase the output voltage of the output smoothing capacitor when the environmental temperature rises and lower the output voltage when the environmental temperature decreases. The second switching element is turned on based on the drive voltage when the environmental temperature rises above a predetermined temperature, and the control unit increases the output voltage in response to the increase in the environmental temperature. It is characterized by suppressing this.
このＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、上記負荷と直列に接続され上記負荷の両端にかかる電圧を軽減させる分流器を有することが好ましい。 The DC-DC converter preferably includes a shunt that is connected in series with the load and reduces a voltage applied to both ends of the load.
このＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、上記負荷と直列に接続され上記負荷の両端にかかる電圧を軽減させるダイオードを有することが好ましい。 The DC-DC converter preferably includes a diode connected in series with the load to reduce a voltage applied to both ends of the load.
本発明の静電霧化装置は、放電電極と、該放電電極に対向配置される対向電極と、上記放電電極と上記対向電極との間に放電を生じさせることが可能な高電圧を印加する高電圧発生回路部と、上記放電電極を冷却して上記放電電極に結露水を生じさせるペルチェ素子と、上記ペルチェ素子を冷却する電圧を上記ペルチェ素子に印加する電圧発生回路部とを備えた静電霧化装置であって、上記電圧発生回路部は、上述のいずれかのＤＣ−ＤＣコンバータを備え、上記ペルチェ素子を上記負荷とすることを特徴とする。 The electrostatic atomizer of the present invention applies a discharge electrode, a counter electrode disposed opposite to the discharge electrode, and a high voltage capable of causing discharge between the discharge electrode and the counter electrode. A static voltage generator comprising: a high voltage generating circuit unit; a Peltier element that cools the discharge electrode to generate dew condensation on the discharge electrode; and a voltage generation circuit unit that applies a voltage for cooling the Peltier element to the Peltier element. In the electroatomizing apparatus, the voltage generation circuit unit includes any of the above-described DC-DC converters, and the Peltier element is used as the load.
本発明のＤＣ−ＤＣコンバータは、第１のサーミスタ、第２のサーミスタおよび第２のスイッチング素子を備えた比較的簡単な回路構成で、環境温度の変化に応じた出力電圧を負荷に印加することが可能になるという効果がある。 The DC-DC converter according to the present invention applies an output voltage corresponding to a change in environmental temperature to a load with a relatively simple circuit configuration including a first thermistor, a second thermistor, and a second switching element. Has the effect of becoming possible.
本発明の静電霧化装置は、第１のサーミスタ、第２のサーミスタおよび第２のスイッチング素子を備えた比較的簡単な回路構成で、環境温度の変化に応じた出力電圧をペルチェ素子に印加することが可能なになるという効果がある。 The electrostatic atomizer of the present invention is a relatively simple circuit configuration including a first thermistor, a second thermistor, and a second switching element, and applies an output voltage corresponding to a change in environmental temperature to the Peltier element. There is an effect that it becomes possible to do.
（実施形態１）
以下、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０を図１および図２に基づいて説明し、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０を用いた静電霧化装置２０を図３に基づいて説明する。なお、図中において同じ部材に対しては、同じ番号を付している。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the DC-
本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、図１に示すように、直流電源部となる平滑コンデンサＣ０と接続される第１のスイッチング素子Ｑ１を備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、第１のスイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１を介して充電電流が供給され両端間に負荷Ｌが接続される出力平滑用コンデンサＣ１を備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、インダクタＬ１と出力平滑用コンデンサＣ１との第１直列回路と並列に接続され第１のスイッチング素子Ｑ１のオフ時にインダクタＬ１の蓄積エネルギを負荷Ｌ側に放出する転流ダイオードＤ１を備えている。さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、第１のスイッチング素子Ｑ１のオンとオフとを制御する制御部１を備えている。
As shown in FIG. 1, the DC-
本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、第１の固定抵抗Ｒ１と、環境温度の変化に応じて抵抗値が変化する第１のサーミスタＴＨ１と第２の固定抵抗Ｒ２との第２直列回路とを直列接続させた回路を出力平滑用コンデンサＣ１と並列接続して備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、第１の固定抵抗Ｒ１と第２直列回路とで分圧された電圧を制御部１のフィードバック電圧としている。
In the DC-
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、出力平滑用コンデンサＣ１の出力端と制御部１とを電気的に導通させて出力電圧Ｖｏｕｔとフィードバック電圧とを同電位とする第２のスイッチング素子Ｑ２が設けられている。
Further, the DC-
本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、環境温度の変化に応じて抵抗値が変化する第２のサーミスタＴＨ２と第３の固定抵抗Ｒ３との第３直列回路と、第４の固定抵抗Ｒ４とを直列接続させた回路を出力平滑用コンデンサＣ１と並列接続して備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、第３直列回路と第４の固定抵抗Ｒ４とで分圧された電圧を第２のスイッチングＱ２の駆動電圧としている。
In the DC-
ＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、制御部１は、フィードバック電圧に基づき、環境温度が上昇した際に出力平滑用コンデンサＣ１の出力電圧Ｖｏｕｔを上げ、環境温度が下降した際に出力電圧Ｖｏｕｔを下げるように第１のスイッチング素子Ｑ１を制御する。
In the DC-
また、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、第２のスイッチング素子Ｑ２は、環境温度が所定の温度以上に上昇した際に、駆動電圧に基づきオン状態となり、制御部１が環境温度の上昇に応じて出力電力Ｖｏｕｔを上げることを抑制する。
In the DC-
これにより、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、比較的簡単な回路構成で、環境温度の変化に応じた出力電圧Ｖｏｕｔを負荷に印加することが可能となる。
Thereby, the DC-
以下、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０について、より詳細に説明する。
Hereinafter, the DC-
本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、第１のスイッチング素子Ｑ１として、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を用いている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴからなる第１のスイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１を介して充電電流が供給される出力平滑用コンデンサＣ１を備えている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、第１のスイッチング素子Ｑ１のオフ時にインダクタＬ１の蓄積エネルギを負荷Ｌ側に放出するショットキーバリアダイオード(SBD:SchottkyBarrier Diode)からなる転流ダイオードＤ１を備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、第１のスイッチング素子Ｑ１のオンとオフとを制御する制御用のＩＣ（Integrated Circuit）により構成される制御部１を備えている。なお、負荷Ｌは、ペルチェ素子Ｐ１を用いている、
本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、第１のスイッチング素子Ｑ１がオン状態の場合、電流がインダクタＬ１を通り負荷Ｌに流れる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、第１のスイッチング素子Ｑ１がオフ状態の場合、電流がインダクタＬ１から転流ダイオードＤ１を介して負荷Ｌに流れる。
The DC-
In the DC-
本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、第１のスイッチング素子Ｑ１のオン時間とオフ時間との比率を変えて定電圧制御を行うことができる。本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、制御部１が第１のスイッチング素子Ｑ１を駆動するためのパルスの幅を変調させるパルス幅変調を行い第１のスイッチング素子Ｑ１のオン時間とオフ時間との比率を変えることができる。
The DC-
言い換えれば、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、降圧チョッパ型のＤＣ−ＤＣコンバータ１０であり、非絶縁型降圧コンバータとして降圧チョッパレギュレータを構成している。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、非絶縁型降圧コンバータの構成だけに限られるものではなく、絶縁型フライバック・コンバータの構成や絶縁型フォワード・コンバータの構成を用いてもよい。
In other words, the DC-
本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０に用いられる制御部１は、図示していないが、たとえば、制御部１の内部に誤差増幅器とコンパレータとを備えた制御用のＩＣにより構成することができる。誤差増幅器では、誤差増幅器の一方の入力端子に、第１の固定抵抗Ｒ１と、温度検出素子たる第１のサーミスタＴＨ１と第２の固定抵抗Ｒ２との第２直列回路とで分圧された電圧を印加させる。第１の固定抵抗Ｒ１と、第１のサーミスタＴＨ１と第２の固定抵抗Ｒ２との第２直列回路とは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧とみなせる出力平滑用コンデンサＣ１における出力電圧Ｖｏｕｔの変化を監視するセンシング抵抗として機能する。また、誤差増幅器では、誤差増幅器の他方の入力端子に基準電圧に基づく所定の電圧を印加させるように構成する。制御部１では、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の電圧よりも上がると誤差増幅器の出力が上昇し、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の電圧よりも下がると誤差増幅器の出力が下降する。
Although not illustrated, the
また、制御部１では、コンパレータの入力におけるマイナス端子に三角波を加え、誤差増幅器の出力をコンパレータの入力におけるプラス端子に加えるように構成している。制御部１では、コンパレータに三角波と誤差増幅器の出力とが、それぞれ入力されると、一定周期内でオン／オフを行うパルス信号を出力することができる。制御部１は、三角波と、出力電圧Ｖｏｕｔの高低に応じた誤差増幅器の出力とにより、第１のスイッチング素子Ｑ１に出力するパルス信号のオン・デューティ比が変化するパルス幅変調を行う。制御部１は、出力電圧Ｖｏｕｔが相対的に高くなると出力するパルス信号のオン・デューティ比を小さく、出力電圧Ｖｏｕｔが相対的に低くなると出力するパルス信号のオン・デューティ比を高くする。制御部１は、一定周期内でオン／オフとなるパルス信号に基づき、第１のスイッチング素子Ｑ１のオンとオフとを制御する。制御部１は、環境温度が一定の場合、出力電圧Ｖｏｕｔの高低に応じて、オン時間とオフ時間との比率を変えて第１のスイッチング素子Ｑ１を駆動することで定電圧制御を行う。
Further, the
本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、出力平滑用コンデンサＣ１の出力電圧Ｖｏｕｔを分圧した電圧を、制御用のＩＣを用いた制御部１へのフィードバック電圧としている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、基準抵抗たる第１の固定抵抗Ｒ１と、第１のサーミスタＴＨ１と第２の固定抵抗Ｒ２との第２直列回路とし、出力平滑用コンデンサＣ１の出力電圧Ｖｏｕｔを第１の固定抵抗Ｒ１と第２直列回路とで分圧している。第１のサーミスタＴＨ１は、第１のサーミスタＴＨ１の周囲における環境温度の変化に応じて第１のサーミスタＴＨ１の抵抗値が変化する。第１のサーミスタＴＨ１は、温度が上がるにつれ抵抗値が大きくなり、温度が下がるについて抵抗値が小さくなる温度特性を有するものを使用している。
In the DC-
ＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、環境温度の上昇に伴って、第１のサーミスタＴＨ１の抵抗値が大きくなる。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、環境温度の上昇に伴って、第１の固定抵抗Ｒ１と第２直列回路とで分圧され制御部１に印加される電圧が小さくなる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、環境温度の上昇に伴う第１のサーミスタＴＨ１の抵抗値の変化により、制御部１から見ると、見かけ上、出力電圧Ｖｏｕｔが下がった状態と同じになる。そのため、制御部１は、環境温度の上昇に伴って、出力電圧Ｖｏｕｔをより高めるように第１のスイッチング素子Ｑ１を制御する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、環境温度の下降に伴って、第１のサーミスタＴＨ１の抵抗値が小さくなる。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、環境温度の下降に伴って、第１の固定抵抗Ｒ１と第２直列回路とで分圧され制御部１に印加される電圧が大きくなる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、環境温度の下降に伴う第１のサーミスタＴＨ１の抵抗値の変化により、制御部１から見ると、見かけ上、出力電圧Ｖｏｕｔが上がった状態と同じになる。そのため、制御部１は、環境温度の下降に伴って、出力電圧Ｖｏｕｔをより小さくなるように第１のスイッチング素子Ｑ１を制御する。
In the DC-
なお、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、第１のサーミスタＴＨ１として、温度の上昇で抵抗値が大きくなるＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)の特性のものを用いているが、ＰＴＣの特性のものだけに限られない。第１のサーミスタＴＨ１は、温度の上昇で抵抗値が小さくなるＮＴＣ(Negative Temperature Coefficient)の特性のものを用いてもよい。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、出力平滑用コンデンサＣ１の出力電圧Ｖｏｕｔを分圧する第１の固定抵抗Ｒ１と、第１のサーミスタＴＨ１と第２の固定抵抗Ｒ２との接続関係を適宜に変更すればよい。なお、第１のサーミスタＴＨ１は、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉなどの酸化物である金属酸化物やＳｉ単結晶、ＧｅやＳｉＣなどの半導体材料を用いて構成することができる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、適宜のサーミスタ定数Ｂを有する第１のサーミスタＴＨ１を使用することで、環境温度が上昇するにつれ、抵抗値が大きくなる温度特性の傾きを変えることが可能となる。
In the DC-
本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、たとえば、図２に示すように、環境温度が温度Ｔ０から温度Ｔ１に上昇する場合、環境温度の変化に応じて、負荷Ｌに印加する出力電圧Ｖｏｕｔを電圧Ｖ１から電圧Ｖ２まで上げる制御を行うことができる。
For example, as illustrated in FIG. 2, the DC-
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、温度検出素子たる第２のサーミスタＴＨ２と第３の固定抵抗Ｒ３との第３直列回路と、基準抵抗たる第４の固定抵抗Ｒ４とを備え、第３直列回路と第４の固定抵抗Ｒ４とで出力電圧Ｖｏｕｔを分圧している。第２のサーミスタＴＨ２は、第２のサーミスタＴＨ２の周囲における環境温度の変化に応じて第２のサーミスタＴＨ２の抵抗値が変化する。第２のサーミスタＴＨ２は、温度が上がるにつれ抵抗値が大きくなり、温度が下がるについて抵抗値が小さくなる温度特性を有するものを使用している。
Further, the DC-
本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、第３直列回路と第４の固定抵抗Ｒ４とで分圧された電圧を第２のスイッチング素子Ｑ２の駆動電圧にできるように、第３直列回路と第４の固定抵抗Ｒ４との分圧点をｎｐｎ型のバイポーラトランジスタたる第２のスイッチング素子Ｑ２のベース端子と接続させている。第２のスイッチング素子Ｑ２は、第２のスイッチング素子Ｑ２のコレクタ端子を出力平滑用コンデンサＣ１の高電位側の出力端と接続させている。第２のスイッチング素子Ｑ２は、第２のスイッチング素子Ｑ２のエミッタ端子を、第１の固定抵抗Ｒ１と第２直列回路との分圧点に接続させている。第２のスイッチング素子Ｑ２は、第２のスイッチング素子Ｑ２がオン状態となることにより、出力電圧Ｖｏｕｔとフィードバック電圧とを同電位にすることができる。本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、第２のサーミスタＴＨ２と、第３の固定抵抗Ｒ３と、第４の固定抵抗Ｒ４とで、第２のスイッチング素子Ｑ２がオン状態となるための所定の温度を予め設計することができる。本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、環境温度により、第２のスイッチング素子Ｑ２のコレクタ電流が調節される。
In the DC-
ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、出力平滑用コンデンサＣ１の出力端と制御部１とを電気的に導通させて出力電圧Ｖｏｕｔとフィードバック電圧とを同電位にできるように、第２のスイッチング素子Ｑ２としてｎチャネルＭＯＳＦＥＴを挿入してもよい。第２のスイッチング素子Ｑ２は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴを用いる場合、第３直列回路と第４の固定抵抗Ｒ４との分圧点と第２のスイッチング素子Ｑ２のゲート端子とを接続させる。また、第２のスイッチング素子Ｑ２は、第２のスイッチング素子Ｑ２のソース端子を出力平滑用コンデンサＣ１の高電位側の出力端と接続させる。さらに、第２のスイッチング素子Ｑ２は、第２のスイッチング素子Ｑ２のドレイン端子を第１の固定抵抗Ｒ１と第２直列回路との分圧点に接続させればよい。
The DC-
ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、たとえば、予め設計した所定の温度に環境温度が達した場合、第２のスイッチング素子Ｑ２のベース端子に電流が流れ、第２のスイッチング素子Ｑ２がオン状態となる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、オン状態となった第２のスイッチング素子Ｑ２により、出力平滑用コンデンサＣ１の出力端と制御部１とを電気的に導通させて出力電圧Ｖｏｕｔとフィードバック電圧とが同電位となる。第２のスイッチング素子Ｑ２は、環境温度が所定の温度以上に上昇した際に、駆動電圧に基づきオン状態となり、制御部１が環境温度の上昇に応じて出力電圧Ｖｏｕｔを上げることを抑制する。
In the DC-
本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、たとえば、図２に示すように、環境温度が温度Ｔ１以上になると、電圧Ｖ２を基準とした出力電圧Ｖｏｕｔとなるように定電圧制御が行われる。言い換えれば、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、環境温度が上昇しても予め設計した所定の温度以上では、負荷Ｌに印加する出力電圧Ｖｏｕｔが一定の電圧以上に上がること抑制するように制御を行う。本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、出力電圧Ｖｏｕｔの変動を監視し、その結果を制御部１に入力して電圧を制御するフィードバック回路をアナログ回路で構成していることになる。
In the DC-
なお、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、第２のサーミスタＴＨ２として、温度の上昇で抵抗値が大きくなるＰＴＣの特性のものを用いているが、ＰＴＣの特性のものだけに限られない。第２のサーミスタＴＨ２は、温度の上昇で抵抗値が小さくなるＮＴＣの特性のものを用いてもよい。また、第２のサーミスタＴＨ２は、特定の温度で抵抗値が急変するＣＴＲ(Critical Temperature Resistor)の特性のものを用いてもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、第２のサーミスタＴＨ２の特性に応じて、出力平滑用コンデンサＣ１の出力電圧Ｖｏｕｔを分圧する第２のサーミスタＴＨ２と第３の固定抵抗Ｒ３と第４の固定抵抗Ｒ４との接続関係を適宜に変更すればよい。なお、第２のサーミスタＴＨ２は、第１のサーミスタＴＨ１と同様に、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉなどの酸化物である金属酸化物やＳｉ単結晶、ＧｅやＳｉＣなどの半導体材料を用いて構成することができる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、適宜のサーミスタ定数Ｂを有する第２のサーミスタＴＨ２を使用することで、環境温度が上昇するにつれ、抵抗値が大きくなる温度特性の傾きを変えることが可能となる。
In the DC-
第２のサーミスタＴＨ２は、第１のサーミスタＴＨ１と同じ構造ものでもよいし、異なる構造のものでもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、第１のサーミスタＴＨ１と第２のサーミスタＴＨ２とを同じ構造のものとし隣接して配置することで、環境温度に対する温度検知の特性を揃えることもできる。第１のサーミスタＴＨ１や第２のサーミスタＴＨ２は、制御部１を構成する制御用のＩＣ、第１のスイッチング素子Ｑ１などによる発熱の影響や負荷Ｌによる温度変化の影響が少ない場所に設置することが好ましい。
The second thermistor TH2 may have the same structure as the first thermistor TH1, or may have a different structure. In the DC-
ここで、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０と比較のために、図４に示すＤＣ−ＤＣコンバータ３０を例示する。図４に示すＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０と同様に、非絶縁型降圧コンバータを構成している。比較例のＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、出力電圧Ｖｏｕｔの変動を監視し、その結果をマイクロコンピュータ３１に入力して電圧を制御するフィードバック回路をデジタル回路で構成している。
Here, for comparison with the DC-
比較例のＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、図４に示すように、直流電源部となる平滑コンデンサＣ３０と接続されるｐチャネルＭＯＳＦＥＴからなる第３のスイッチング素子Ｑ３１を備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、第３のスイッチング素子Ｑ３１とインダクタＬ３１を介して充電電流が供給され両端間に負荷Ｌが接続される出力平滑用コンデンサＣ３１を備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、インダクタＬ３１と出力平滑用コンデンサＣ３１との直列回路と並列に接続され第３のスイッチング素子Ｑ３１のオフ時にインダクタＬ３１の蓄積エネルギを負荷Ｌ側に放出する転流ダイオードＤ３１を備えている。さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、第３のスイッチング素子Ｑ３１のオンとオフとを制御するマイクロコンピュータ３１を備えている。
As shown in FIG. 4, the DC-
比較例のＤＣ−ＤＣコンバータ３０では、第５の固定抵抗Ｒ３１と、第６の固定抵抗Ｒ３２とを直列接続させた回路を出力平滑用コンデンサＣ３１と並列接続して備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、Ａ／Ｄコンバータ（図示していない）を介して、第５の固定抵抗Ｒ３１と第６の固定抵抗Ｒ３２とで分圧された電圧をマイクロコンピュータ３１に供給している。第５の固定抵抗Ｒ３１と第６の固定抵抗Ｒ３２とは、出力電圧Ｖｏｕｔの変化を監視するセンシング抵抗として機能する。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、第５の固定抵抗Ｒ３１と第６の固定抵抗Ｒ３２とを用いてマイクロコンピュータ３１のフィードバック制御に利用している。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、第３のスイッチング素子Ｑ３１のオン時間とオフ時間との比率を変えて定電圧制御することができる。
In the DC-
また、比較例のＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、たとえば、基準電圧５Ｖの基準電圧回路とグランドとの間に、第７の固定抵抗Ｒ３３と温度検出素子たる第３のサーミスタＴＨ３３との直列回路を接続している。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、第７の固定抵抗Ｒ３３に生ずる電圧をＡ／Ｄコンバータ（図示していない）を介してマイクロコンピュータ３１に供給している。
In the DC-
比較例のＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、環境温度の変化に応じて第３のサーミスタＴＨ３３の抵抗値が変化することで、第７の固定抵抗Ｒ３３の両端間に生ずる電圧が変化する。比較例のＤＣ−ＤＣコンバータ３０では、第７の固定抵抗Ｒ３３に生ずる電圧値の変化をＡ／Ｄコンバータ（図示していない）を介してマイクロコンピュータ３１が検知する。マイクロコンピュータ３１は、予め記憶させたマイクロコンピュータ３１のプログラムに基づいて、たとえば、環境温度が上昇した際に出力平滑用コンデンサＣ３１の出力電圧Ｖｏｕｔを上げ、環境温度が下降した際に出力電圧Ｖｏｕｔを下げるように第３のスイッチング素子Ｑ３１を制御する。マイクロコンピュータ３１は、予め記憶させたマイクロコンピュータ３１のプログラムに基づいて、環境温度が所定の温度以上に上昇した際に、環境温度の上昇に応じて出力電力Ｖｏｕｔを上げることを抑制するように第３のスイッチング素子Ｑ３１を制御する。
In the DC-
比較例のＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０と同様に、環境温度の変化に応じた出力電圧Ｖｏｕｔを負荷Ｌに印加することができる。また、比較例のＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０と同様に、負荷Ｌが過負荷状態となることを抑制することが可能になる。
Similar to the DC-
しかしながら、比較例のＤＣ−ＤＣコンバータ３０では、環境温度の変化に伴って第３のサーミスタＴＨ３３の抵抗値が変化しても、マイクロコンピュータ３１の分解能の大きさによっては、出力電圧Ｖｏｕｔが不安定な状態となる恐れがある。比較例のＤＣ−ＤＣコンバータ３０では、たとえば、図５に示すように、環境温度がＴ０から温度Ｔ１に上昇しても、環境温度の変化に応じて、負荷Ｌに印加する出力電圧Ｖｏｕｔを上げることが難しい場合がある（図５の実線を参照）。なお、図５の一点鎖線は、マイクロコンピュータ３１に記憶させたプログラムが、環境温度の変化に応じて、出力電圧Ｖｏｕｔの出力値を変化させるプログラムの設定値を表示している。
However, in the DC-
これに対し本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、環境温度の変化に応じて、第１のスイッチング素子Ｑ１をアナログ的に制御している。そのため、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、マイクロコンピュータ３１を用いて環境温度の変化に応じて第３のスイッチング素子Ｑ３１をデジタル的に制御する比較例のように、マイクロコンピュータ３１の分解能の影響を受けることもない。また、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、Ａ／Ｄコンバータおよびマイクロコンピュータ３１を備えた比較例のＤＣ−ＤＣコンバータ３０と比較して回路構成が簡素化できるという利点もある。さらに、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、マイクロコンピュータ３１により回路を構成する回路基板のスペースが不要で、小型化を行いやすいという利点もある。
On the other hand, in the DC-
次に、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０を用いた静電霧化装置２０について説明する。本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０を用いた静電霧化装置２０は、図３に示すように、放電電極２１と、放電電極２１に対向配置される対向電極２２とを備えている。静電霧化装置２０は、放電電極２１と対向電極２２との間に放電を生じさせることが可能な高電圧を印加する高電圧発生回路部２３と、放電電極２１を冷却して放電電極２１に結露水を生じさせるペルチェ素子Ｐ１とを備えている。静電霧化装置２０は、ペルチェ素子Ｐ１を冷却する電圧をペルチェ素子Ｐ１に印加する電圧発生回路部２４を備えている。電圧発生回路部２４は、上述した本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０を備え、ペルチェ素子Ｐ１を負荷Ｌとしている。
Next, the
これにより、静電霧化装置２０は、比較的簡単な回路構成で、環境温度の変化に応じた出力電圧Ｖｏｕｔをペルチェ素子Ｐ１に印加することが可能となる。
Thereby, the
以下、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０を用いた静電霧化装置２０について、より詳細に説明する。
Hereinafter, the
静電霧化装置２０は、放電電極２１と、放電電極２１と所定の距離をおいて対向電極２２を対向配置している。放電電極２１は、柱状体２１ａと、柱状体２１ａの先端部に設けられた球体２１ｂとを一体として備えている。対向電極２２は、対向電極２２の中央部に放電電極２１の球体２１ｂの外形よりも大きな放出孔２２ａを備えた円環状の形状をしている。
The
静電霧化装置２０は、放電電極２１における柱状体２１ａの先端部の球体２１ｂと反対側の基端部側にペルチェ素子Ｐ１を備えている。
The
ペルチェ素子Ｐ１は、ｐ型半導体２５ａとｎ型半導体２５ｂとを備えている。ペルチェ素子Ｐ１は、ｐ型半導体２５ａとｎ型半導体２５ｂとのｐｎ接合部に電流を流すことでｎｐ接合部で吸熱現象が生じ、ｐｎ接合部で放熱現象が生ずる。ペルチェ素子Ｐ１は、吸熱現象および発熱現象を利用して、吸熱側から発熱側へ熱を熱伝達させることできる。ペルチェ素子Ｐ１は、一対のｐ型半導体２５ａとｎ型半導体２５ｂとを組として、複数個（図３の例では、２個）の組みを設けており、各組を電気的に直列接続したものを好適に用いることができる。ペルチェ素子Ｐ１は、ペルチェ素子Ｐ１の放熱側において、第１金属板２５ｃによりペルチェ素子Ｐ１のｐ型半導体２５ａやｎ型半導体２５ｂと電気的に接続している。ペルチェ素子Ｐ１は、ペルチェ素子Ｐ１の吸熱側において、第２金属板２５ｄによりｐ型半導体２５ａとｎ型半導体２５ｂとを電気的に接続している。また、ペルチェ素子Ｐ１は、第１金属板２５ｃを支持するセラミックなどからなる支持基板２５ｅを備えている。同様に、ペルチェ素子Ｐ１は、第２金属板２５ｄを支持するセラミックなどからなる支持基板２５ｆを備えている。言い換えれば、ペルチェ素子Ｐ１は、セラミックからなる支持基板２５ｅ，２５ｆに第１金属板２５ｃ、第２金属板２５ｄを介して、ｐ型半導体２５ａとｎ型半導体２５ｂとが挟まれている。ペルチェ素子Ｐ１は、ペルチェ素子Ｐ１の吸熱側の支持基板２５ｆに放電電極２１を突設している。
The Peltier element P1 includes a p-
静電霧化装置２０は、半田などにより放電電極２１の基端部側とペルチェ素子Ｐ１とを接合させている。なお、ペルチェ素子Ｐ１は、ペルチェ素子Ｐ１自体が結露水などにより損傷しないようにシーリング材により封止していてもよい。
The
静電霧化装置２０は、放電電極２１と対向電極２２との間に放電を生じさせることが可能な高電圧を印加する高電圧発生回路部２３を備えている。また、静電霧化装置２０は、ペルチェ素子Ｐ１に電圧を印加する電圧発生回路部２４を備えている。電圧発生回路部２４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０を備えており、ペルチェ素子Ｐ１を負荷Ｌとしてペルチェ素子Ｐ１に給電可能に構成している。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、ペルチェ素子Ｐ１に印加する電圧を変化させて、ペルチェ素子Ｐ１の冷却の制御を行う。ペルチェ素子Ｐ１は、吸熱側の第２金属板２５ｄを冷却し、吸熱側の支持基板２５ｆに突設した放電電極２１を冷却する。静電霧化装置２０では、放電電極２１を冷却すると放電電極２１の周辺雰囲気に含まれている空気中の水分が結露して放電電極２１に付着する。言い換えれば、静電霧化装置２０は、ペルチェ素子Ｐ１の駆動により放電電極２１に結露水を生じさせることができる。放電電極２１に付着する結露水は、帯電微粒子水を生成するために利用される。
The
静電霧化装置２０では、放電電極２１と対向電極２２との間に放電を生じさせる高電圧を印加すると、放電電極２１に付着した結露水が対向電極２２側に引っ張られてテーラーコーン（Taylor Cone）の形状となる（図３のＴＣを参照）。また、静電霧化装置２０では、テーラーコーンの形状となった水の先端において、水の表面張力を超えて分裂を繰返すレイリー分裂が生じる。静電霧化装置２０では、レイリー分裂が生じた水により、ナノメータサイズの帯電微粒子水が生成される。
In the
本実施形態の静電霧化装置２０は、対向電極２２を接地しており、放電電極２１の放電時には放電電極２１側に負もしくは正の高電圧（たとえば、数キロボルトの負電圧）を印加することができるように構成している。なお、静電霧化装置２０は、放電電極２１から放電できれば、必ずしも対向電極２２を設ける必要はない。
The
高電圧発生回路部２３は、図示していないが、たとえば、リンギングチョーク・コンバータと、多段の倍電圧整流回路とを備えた構成とすることができる。なお、高電圧発生回路部２３は、放電電極２１と対向電極２２との間に放電を生じさせることが可能なものであればよく、リンギングチョーク・コンバータと多段の倍電圧整流回路とを備えたものだけに限られず、フォワード・コンバータを用いて構成するものでもよい。
Although not shown, the high voltage
また、本実施形態の静電霧化装置２０は、電圧発生回路部２４として、図１に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１０を備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、ペルチェ素子Ｐ１を負荷Ｌとしている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、ペルチェ素子Ｐ１に電力を供給することにより、ペルチェ素子Ｐ１が放電電極２１を冷却する。
Moreover, the
静電霧化装置２０では、環境温度の変化に対して、電圧発生回路部２４からの出力電圧Ｖｏｕｔが一定のままであると、帯電微粒子水の生成量も増減する。本実施形態の静電霧化装置２０では、環境温度の変化に応じてペルチェ素子Ｐ１に印加する電圧を電圧発生回路部２４で調整している。静電霧化装置２０では、環境温度の変化に応じて、ペルチェ素子Ｐ１に適宜の出力電圧Ｖｏｕｔを印加することで、放電電極２１の冷却不足を回避することが可能となる。そのため、静電霧化装置２０は、帯電微粒子水の生成量を安定させることが可能となる。
In the
また、静電霧化装置２０は、環境温度が予め設計した所定の温度以上の場合、環境温度が上昇しても負荷Ｌに印加される出力電圧Ｖｏｕｔが一定の電圧以上に上がることを抑制するように制御を行う。静電霧化装置２０は、環境温度が予め設計した所定の温度以上となる高温時にペルチェ素子Ｐ１が過負荷となることを抑制することができる。そのため、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０を備えた静電霧化装置２０は、ペルチェ素子Ｐ１の寿命が短くなることを抑制することが可能となる。
Further, when the environmental temperature is equal to or higher than a predetermined temperature that is designed in advance, the
ところで、マイクロコンピュータ３１を備えたＤＣ−ＤＣコンバータ３０を用いた静電霧化装置では、静電霧化放電に伴うノイズやマイクロコンピュータ３１を駆動させるマイクロコンピュータ用のプログラムのバグなどにより不具合を生ずる恐れもある。本実施形態の静電霧化装置２０では、マイクロコンピュータ３１を備えたＤＣ−ＤＣコンバータ３０を用いた静電霧化装置で生ずるような不具合を抑制することが可能となる。
By the way, in the electrostatic atomizer using the DC-
すなわち、本実施形態の静電霧化装置２０は、マイクロコンピュータ３１を使用することなく、環境温度に沿った出力電圧Ｖｏｕｔを自励で降圧チョッパ型のＤＣ−ＤＣコンバータ１０から出力させている。本実施形態の静電霧化装置２０では、他励制御における特有の信頼性の悪化や、構成回路の占有スペースの拡大を抑えることができる。
That is, the
なお、本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、負荷Ｌとしてペルチェ素子Ｐ１を用いた静電霧化装置２０に利用されるものだけに限らない。本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、温度に合わせて出力電圧Ｖｏｕｔを制御するものに利用すればよく、たとえば、パーソナルコンピュータにおけるＣＰＵの冷却やＬＥＤ点灯装置のＬＥＤの冷却にペルチェ素子Ｐ１を備えたものにも利用することができる。本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、負荷Ｌとしてペルチェ素子Ｐ１を利用するものだけに限られるものでもなく、環境温度の変化に応じて、開閉する電磁弁を負荷Ｌとし、電磁弁に出力電圧Ｖｏｕｔを印加するものでもよい。
In addition, the DC-
（実施形態２）
図６に示す本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、図１に示す実施形態１と略同様であり、負荷Ｌと直列に接続させる分流器Ｒ５を設けた点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
(Embodiment 2)
The DC-
本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、図６に示すように、負荷Ｌと直列に接続され負荷Ｌの両端にかかる電圧を軽減させる分流器Ｒ５を有している。
As shown in FIG. 6, the DC-
ＤＣ−ＤＣコンバータ１０では、制御用のＩＣにより構成される制御部１のフィードバック電圧によっては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の最低出力電圧値が負荷Ｌに印加可能な電圧値を超える場合も想定される。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、マイクロコンピュータ３１を用いるＤＣ−ＤＣコンバータ３０と比較して、アナログ的に負荷Ｌを制御する場合、出力電圧Ｖｏｕｔを調整することが難しく、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０からの出力電圧Ｖｏｕｔが大きくなりすぎる恐れがある。
In the DC-
たとえば、ペルチェ素子Ｐ１は、ペルチェ素子Ｐ１の特性上、一般に、単位体積あたりに印加可能な電圧値が決まっている。ペルチェ素子Ｐ１では、過負荷となる電圧が印加されるとペルチェ素子Ｐ１の寿命が短くなるだけでなく、ペルチェ素子Ｐ１が損傷する恐れもある。本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０を用いた静電霧化装置２０では、分流器Ｒ５として、複数個のシャント抵抗Ｒｓｈを並列接続させた回路を、ペルチェ素子Ｐ１と電気的に直列に接続することができる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、分流器Ｒ５により負荷Ｌに対して出力電圧Ｖｏｕｔが大きくなりすぎることを抑制することが可能となる。
For example, the Peltier element P1 generally has a voltage value that can be applied per unit volume due to the characteristics of the Peltier element P1. In the Peltier element P1, when an overload voltage is applied, not only the life of the Peltier element P1 is shortened, but the Peltier element P1 may be damaged. In the
本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、比較的簡単な構成で、負荷Ｌに必要な適宜の電圧値に出力電圧Ｖｏｕｔを調整することが可能となる。
The DC-
（実施形態３）
図７に示す本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、図６に示す実施形態２と略同様であり、負荷Ｌと直列に接続させる分流器Ｒ５の代わりにダイオードＤ２を設けた点が相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
(Embodiment 3)
The DC-
本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、図７に示すように、負荷Ｌと直列に接続され負荷Ｌの両端にかかる電圧を軽減させるダイオードＤ２を有している。負荷Ｌと直列に接続させるダイオードＤ２は、アノードを高電位側に接続し、カソードを低電位側に接続している。
As shown in FIG. 7, the DC-
本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、より簡単な構成で、負荷Ｌに必要な適宜の電圧値に出力電圧Ｖｏｕｔを調整することが可能となる。
The DC-
Ｃ１ 出力平滑用コンデンサ
Ｄ１ 転流ダイオード
Ｄ２ ダイオード
Ｌ 負荷
Ｌ１ インダクタ
Ｐ１ ペルチェ素子
Ｑ１ 第１のスイッチング素子
Ｑ２ 第２のスイッチング素子
Ｒ１ 第１の固定抵抗
Ｒ２ 第２の固定抵抗
Ｒ３ 第３の固定抵抗
Ｒ４ 第４の固定抵抗
Ｒ５ 分流器
ＴＨ１ 第１のサーミスタ
ＴＨ２ 第２のサーミスタ
Ｖｏｕｔ 出力電圧
１ 制御部
１０ ＤＣ−ＤＣコンバータ
２０ 静電霧化装置
２１ 放電電極
２２ 対向電極
２３ 高電圧発生回路部
２４ 電圧発生回路部
C1 output smoothing capacitor D1 commutation diode D2 diode L load L1 inductor P1 Peltier element Q1 first switching element Q2 second switching element R1 first fixed resistance R2 second fixed resistance R3 third fixed resistance R4 second 4 fixed resistor R5 shunt TH1 first thermistor TH2 second thermistor
Claims (4)
第１の固定抵抗と、環境温度の変化に応じて抵抗値が変化する第１のサーミスタと第２の固定抵抗との第２直列回路とを直列接続させた回路を前記出力平滑用コンデンサと並列接続して備え、前記第１の固定抵抗と前記第２直列回路とで分圧された電圧を前記制御部のフィードバック電圧とし、
前記出力平滑用コンデンサの出力端と前記制御部とを電気的に導通させて前記出力電圧と前記フィードバック電圧とを同電位とする第２のスイッチング素子が設けられており、
環境温度の変化に応じて抵抗値が変化する第２のサーミスタと第３の固定抵抗との第３直列回路と、第４の固定抵抗とを直列接続させた回路を前記出力平滑用コンデンサと並列接続して備え、前記第３直列回路と前記第４の固定抵抗とで分圧された電圧を前記第２のスイッチングの駆動電圧とし、
前記制御部は、前記フィードバック電圧に基づき、環境温度が上昇した際に前記出力平滑用コンデンサの出力電圧を上げ、環境温度が下降した際に前記出力電圧を下げるように前記第１のスイッチング素子を制御し、
前記第２のスイッチング素子は、環境温度が所定の温度以上に上昇した際に、前記駆動電圧に基づきオン状態となり、前記制御部が環境温度の上昇に応じて前記出力電圧を上げることを抑制することを特徴としたＤＣ−ＤＣコンバータ。 A first switching element connected to a DC power supply unit; an output smoothing capacitor to which a charging current is supplied via the first switching element and the inductor and a load is connected between the two ends; the inductor and the output smoothing A commutation diode connected in parallel with the first series circuit with a capacitor for discharging the stored energy of the inductor to the load side when the first switching element is turned off, and turning on and off the first switching element. A DC-DC converter comprising a control unit for controlling
A circuit in which a first fixed resistor, a first thermistor whose resistance value changes according to a change in environmental temperature, and a second series circuit of a second fixed resistor are connected in series is parallel to the output smoothing capacitor. A voltage divided by the first fixed resistor and the second series circuit as a feedback voltage of the control unit;
A second switching element is provided that electrically connects the output terminal of the output smoothing capacitor and the control unit so that the output voltage and the feedback voltage have the same potential;
A circuit in which a third series circuit of a second thermistor whose resistance value changes in accordance with a change in environmental temperature and a third fixed resistor and a fourth fixed resistor are connected in series is parallel to the output smoothing capacitor. A voltage divided by the third series circuit and the fourth fixed resistor as a driving voltage for the second switching;
Based on the feedback voltage, the control unit increases the output voltage of the output smoothing capacitor when the environmental temperature rises, and controls the first switching element to lower the output voltage when the environmental temperature falls. Control
The second switching element is turned on based on the drive voltage when the environmental temperature rises above a predetermined temperature, and suppresses the control unit from increasing the output voltage in response to the increase in the environmental temperature. A DC-DC converter characterized by this.
前記電圧発生回路部は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータを備え、前記ペルチェ素子を前記負荷とすることを特徴とする静電霧化装置。 A discharge electrode; a counter electrode disposed opposite to the discharge electrode; a high voltage generating circuit section for applying a high voltage capable of generating a discharge between the discharge electrode and the counter electrode; and the discharge electrode An electrostatic atomizer comprising: a Peltier element that cools the discharge electrode to generate condensed water; and a voltage generation circuit unit that applies a voltage for cooling the Peltier element to the Peltier element,
4. The electrostatic atomizer according to claim 1, wherein the voltage generation circuit unit includes the DC-DC converter according to claim 1 and uses the Peltier element as the load.
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