JP2021064562A - イオン発生装置および電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型かつ低コストのイオン発生装置を実現する。【解決手段】イオン発生装置（１）は、入力電圧を昇圧するトランス素子（１１）と、トランス素子の２次側の端子のうち一方の端子（１１１）に接続される放電電極（１３ａ、１３ｂ）と、放電電極が設けられる基板（１４）と、トランス素子の２次側の端子のうち他方の端子（１１２）に接続され、少なくとも一部が基板から離れているワイヤ（２０）と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、イオン発生装置、および当該イオン発生装置を備える電気機器に関する。

イオン発生装置の一例として、特許文献１に開示されているものが挙げられる。当該イオン発生装置は、正のイオンを放出するための第１放電電極および負のイオンを放出するための第２放電電極と、第１放電電極および第２放電電極のそれぞれとの間に電界を形成するための誘導電極とを備える。

特開２０１７−２１６１８２号公報

特許文献１に開示されているイオン発生装置においては、第１放電電極および第２放電電極が形成されている基板と、誘導電極が形成されている基板とは互いに異なるため、装置を構成する部品点数が増大する。その結果、装置が大型化するとともに、コストが増大するという問題が生じる。

本発明の一態様は、小型かつ低コストのイオン発生装置などを実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るイオン発生装置は、入力電圧を昇圧するトランス素子と、前記トランス素子の２次側の端子のうち一方の端子に接続される放電電極と、前記放電電極が設けられる基板と、前記トランス素子の２次側の端子のうち他方の端子に接続され、少なくとも一部が前記基板から離れている線状導体と、を備え、前記放電電極と前記線状導体との間での放電によりイオンを発生させる。

本発明の一態様によれば、小型かつ低コストのイオン発生装置などを実現することができる。

本発明の実施形態１に係るイオン発生装置の構成の具体例を示す図である。 本発明の実施形態１に係るイオン発生装置の回路構成の概略を示す図である。 実施形態２に係るワイヤの形状を示す図である。 実施形態２に係るワイヤの形状を示す図である。 実施形態２に係るワイヤの形状を示す図である。 実施形態３に係るワイヤを示す図である。 実施形態３に係るワイヤを示す図である。 本実施形態４に係る電気機器の構成を示す断面図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

〔イオン発生装置１の回路構成〕
図２は、実施形態１に係るイオン発生装置１の回路構成の概略を示す図である。図２に示すように、イオン発生装置１は、トランス素子１１（高圧トランス素子）と、ダイオード１２ａおよび１２ｂと、放電電極１３ａおよび１３ｂと、を備える。放電電極１３ａおよび１３ｂについての説明は、図１を参照して後述する。

トランス素子１１は、駆動回路（不図示）により駆動されて入力電圧を昇圧する。

ダイオード１２ａおよび１２ｂは、トランス素子１１と、放電電極１３ａおよび１３ｂとの間に、互いに並列かつ逆向きに接続される。具体的には、ダイオード１２ａのアノードおよびダイオード１２ｂのカソードが、トランス素子１１に接続される。ダイオード１２ａのカソードが、放電電極１３ａに接続される。ダイオード１２ｂのアノードが、放電電極１３ｂに接続される。

〔イオン発生装置１の構成〕
図１は、実施形態１に係るイオン発生装置１の構成の具体例を示す図である。図１においては、トランス素子１１の一次側については符号を付さず、説明を省略する。イオン発生装置１は、図２に示されていた各構成要素の他に、基板１４と、筐体１５と、ワイヤ（線状導体）２０とをさらに備える。

図１に示すように、基板１４には、放電電極１３ａおよび１３ｂが設けられる。基板１４は、トランス素子１１の端子１１１と、放電電極１３ａおよび１３ｂと、を接続するパターン１４ａが形成された回路基板である。ダイオード１２ａおよび１２ｂは、パターン１４ａの途中に設けられている。

トランス素子１１は、２次側に、端子１１１（一方の端子）と、端子１１２（他方の端子）と、コイル１１３と、を備えている。端子１１１および１１２は、トランス素子１１からコイル１１３の軸Ｃの両側（図１における＋Ｘ方向側および−Ｘ方向側）に突出している棒状の導体である。

端子１１１は、第１の端部１１１ａおよび第２の端部１１１ｂを有する。端子１１２は、第３の端部１１２ａおよび第４の端部１１２ｂを有する。第１の端部１１１ａおよび第２の端部１１１ｂは、軸Ｃに対して互いに異なる側に位置する。第３の端部１１２ａおよび第４の端部１１２ｂは、軸Ｃに対して互いに異なる側に位置する。

第１の端部１１１ａは、コイル１１３を形成する導線の一端が接続される部分である。また、第２の端部１１１ｂは、上述したパターン１４ａを介して放電電極１３ａおよび１３ｂが接続される部分である。第３の端部１１２ａは、コイル１１３を形成する導線の他端が接続される部分である。また、第４の端部１１２ｂには、ワイヤ２０の一端が接続される。

コイル１１３を形成する導線は細いため、当該導線が端子１１１に接続されている部分に放電電極１３ａおよび１３ｂ、ならびにワイヤ２０を接続すると、接続の工程において当該導線が損傷する虞がある。トランス素子１１においては、第１の端部１１１ａおよび第３の端部１１２ａに導線を接続する。また、第２の端部１１１ｂに放電電極１３ａおよび１３ｂを接続し、第４の端部１１２ｂにワイヤ２０を接続する。これにより、接続の工程において導線が損傷する虞を低減することができる。

コイル１１３は、導線で形成されたコイルである。イオン発生装置１において、放電電極１３ａおよび１３ｂは、コイル１１３の軸Ｃに対して互いに異なる側に配される。

ワイヤ２０は、金属で形成された線状導体である。ただし、ワイヤ２０は、電気伝導性を有する材質であれば金属に限定されず、例えば炭素繊維でもよい。また、ワイヤ２０は、折り曲げ可能である。これにより、イオン発生装置１内におけるワイヤ２０の配置の自由度を向上させることができる。ワイヤ２０は、例えば円柱状のワイヤを折り曲げて形成されていてもよい。ワイヤ２０が円柱状の場合、その断面は円形である。また、ワイヤ２０は、例えば金属板をカットすることによりワイヤ状に形成したものであってもよい。この場合、ワイヤ２０の断面は矩形である。

ワイヤ２０は、放電電極１３ａおよび１３ｂに対向するように形成されている。具体的には、ワイヤ２０は、放電電極１３ａと１３ｂとを結ぶ線分に平行かつ当該線分の中心から両側に当該線分よりも長い線分の領域を有する。また、ワイヤ２０の少なくとも一部は、基板１４から離れている。換言すれば、ワイヤ２０の少なくとも一部は、基板１４と接触していない。さらに換言すれば、ワイヤ２０の少なくとも一部は基板１４から浮いている。本実施形態１においては、ワイヤ２０の全体が、基板１４から離れている（浮いている）。ワイヤ２０の外側には、放電電極１３ａおよび１３ｂがある。

放電電極１３ａおよび１３ｂは、ワイヤ２０との間で放電を行う電極である。放電電極１３ａおよび１３ｂは、トランス素子１１の２次側の端子のうち一方の端子１１１に接続される。放電電極１３ａおよび１３ｂは、実施形態１において針電極である。放電電極１３ａおよび１３ｂは、基板１４から−Ｚ方向に突出している。放電電極１３ａに正の電圧を印加することで、正のイオンが発生し、放電電極１３ｂに負の電圧を印加することで、負のイオンが発生する。ただし、放電電極１３ａおよび１３ｂは、ブラシ電極、または面電極でもよい。また、イオン発生装置１が有する放電電極の数は２つに限定されない。

筐体１５は、内部にトランス素子１１と、ダイオード１２ａおよび１２ｂと、放電電極１３ａおよび１３ｂと、基板１４と、ワイヤ２０とを収容する。また、筐体１５の内部には、エポキシ樹脂（不図示）が充填されている。これにより、イオンを安定的に発生させることができる。筐体１５の内部には、必ずしもエポキシ樹脂が充填されている必要はない。ただし、放電の安定性を向上させる観点からは、エポキシ樹脂が充填されていることが好ましい。

本実施形態では、ワイヤ２０は、その全てがエポキシ樹脂により封止されている。ただし、ワイヤ２０は、その全てがエポキシ樹脂により封止されていなくてもよい。すなわち、ワイヤ２０の少なくとも一部がエポキシ樹脂により封止されていればよい。これにより、放電電極１３ａおよび１３ｂと、放電電極１３ａおよび１３ｂに対向するワイヤ２０との間に、埃または湿気などによる異常放電が起きる可能性を低減することができる。

少なくとも放電電極１３ａおよび１３ｂの＋Ｚ方向側の端部、すなわち基板１４に半田付けされている端部は、エポキシ樹脂により封止されていることが好ましい。これにより、当該端部の周囲に空気層が形成される可能性を低減し、放電電極１３ａおよび１３ｂが異常放電する可能性を低減することができる。

筐体１５の内壁には、筐体１５の内部に突出する突起部１６が２箇所設けられている。ただし、突起部１６は、１箇所、または３箇所以上設けられていてもよい。突起部１６は、ワイヤ２０を係止するためのものである。突起部１６にワイヤ２０を係止することで、筐体１５の内部に樹脂を充填する前の段階において、ワイヤ２０の形状を安定させることができる。

イオン発生装置１においては、放電電極１３ａおよび放電電極１３ｂと、これらの放電電極１３ａおよび放電電極１３ｂに対向するワイヤ２０との間での放電により、イオンを発生させる。ワイヤ２０を誘導電極として用いることで、誘導電極用の基板が不要となり、イオン発生性能を落とさずに装置の小型化・低コスト化が可能となる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図３は、実施形態２に係るワイヤ３０およびワイヤ４０の形状を示す図である。図３に示すように、ワイヤ３０および４０はいずれも、円弧状の部分３１ａおよび３１ｂを有している。

円弧状の部分３１ａおよび３１ｂは、それぞれ放電電極１３ａおよび１３ｂに対向するように形成されている。具体的には、円弧状の部分３１ａおよび３１ｂは、それぞれ放電電極１３ａおよび１３ｂを中心とする円弧の形状を有する。また、ワイヤ３０および４０は、円弧状の部分３１ａおよび３１ｂにおいて、放電電極１３ａおよび１３ｂに最も接近する。

ワイヤ３０または４０を備えるイオン発生装置１においては、ワイヤ２０を備えるイオン発生装置１と比較して、放電電極１３ａおよび放電電極１３ｂとワイヤ３０または４０とが最も接近する領域が大きくなる。したがって、ワイヤ３０または４０を備えるイオン発生装置１においては、より安定した放電を行うことができる。

図４は、実施形態２に係るワイヤ５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、および１２０の形状を示す図である。

図４に示すように、ワイヤ５０およびワイヤ６０は、ワイヤ４０と同様に円弧状の部分３１ａおよび３１ｂを有する。ただし、ワイヤ５０および６０においては、円弧状の部分３１ａと３１ｂとの間の部分の形状がワイヤ４０とは異なる。

図４に示すように、ワイヤ７０およびワイヤ８０は、ワイヤ５０またはワイヤ６０が有する円弧状の部分３１ａおよび３１ｂに代えて、複数の線分からなる部分３２ａおよび３２ｂを有する。図４に示した例では、複数の線分からなる部分３２ａおよび３２ｂを構成する複数の線分は互いに垂直であるが、これに限られない。ワイヤ７０およびワイヤ８０においては、複数の線分からなる部分３２ａおよび３２ｂがそれぞれ、３方向から放電電極１３ａおよび１３ｂと対向する。このため、ワイヤ７０および８０は、複数の線分からなる部分３２ａおよび３２ｂにおいて、３箇所で放電電極１３ａおよび１３ｂに最も接近する。

図４に示すように、ワイヤ９０およびワイヤ１００は、複数の線分からなる部分３３ａおよび３３ｂを有する。図４に示した例では、複数の線分からなる部分３３ａおよび３３ｂを構成する複数の線分は互いに垂直であるが、これに限られない。ワイヤ９０およびワイヤ１００においては、複数の線分からなる部分３３ａおよび３３ｂはそれぞれ、２方向から放電電極１３ａおよび１３ｂと対向する。このため、ワイヤ９０および１００は、複数の線分からなる部分３２ａおよび３２ｂにおいて、２箇所で放電電極１３ａおよび１３ｂに最も接近する。

図４に示すように、ワイヤ１１０およびワイヤ１２０は、それぞれの放電電極１３ａおよび１３ｂに複数回接近する部分３４ａおよび３４ｂを有する。ワイヤ１１０およびワイヤ１２０においては、それぞれの放電電極１３ａおよび１３ｂに複数回接近する部分３４ａおよび３４ｂのそれぞれが、放電電極１３ａおよび１３ｂと対向する。このため、ワイヤ１１０および１２０は、複数の線分からなる部分３４ａおよび３４ｂにおいて、複数箇所で放電電極１３ａおよび１３ｂに最も接近する。

図５は、実施形態２に係るワイヤ１３０の形状を示す図である。図５に示すように、ワイヤ１３０は、ワイヤ３０またはワイヤ４０が有する円弧状の部分３１ａおよび３１ｂに代えて、円弧状の部分３５ａおよび３５ｂを有する。円弧状の部分３５ａおよび３５ｂは、ワイヤ１３０に対してコイル１１３と放電電極１３ａおよび１３ｂとが同じ側に位置するように形成されている。また、円弧状の部分３５ａおよび３５ｂは、円弧状の部分３１ａおよび３１ｂと同様、それぞれ放電電極１３ａおよび１３ｂに対向するように形成されている。

このようなワイヤ５０〜１２０を備えるイオン発生装置１によっても、ワイヤ３０または４０を備えるイオン発生装置１と同様、安定した放電を行うことができる。ただし、本実施形態に係るワイヤの形状は、図３〜図５に示したものに限らない。

〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。

図６は、実施形態３に係るワイヤの一例であるワイヤ１４０を示す図である。図６に示すように、ワイヤ１４０は、屈曲部３６を有する。また、ワイヤ１４０は、図６において省略されている部分において、ワイヤ２０などと同様の形状を有していてもよい。図６に示す例では、屈曲部３６は、ワイヤ１４０の他の部分よりも基板１４（図１参照）に接近するように、ワイヤ１４０が折り曲げられて形成されている。ただし、屈曲部３６は、ワイヤ１４０の他の箇所よりも基板１４から離れているように、ワイヤ１４０が折り曲げられて形成されていてもよい。

ワイヤ１４０を備えているイオン発生装置１においては、例えば第４の端部１１２ｂから第２の端部１１１ｂに向かう方向にワイヤ１４０を延伸させることができる。この場合、図６に示したように、第２の端部１１１ｂの近傍に屈曲部３６を形成することにより、第２の端部１１１ｂを避けてワイヤ１４０を延伸させることができる。したがって、ワイヤ１４０を備えるイオン発生装置１においては、ワイヤ２０などを備えるイオン発生装置１と比較して、設計の自由度が向上する。

図７は、実施形態３に係るワイヤの別の例であるワイヤ１５０を示す図である。図７に示すように、ワイヤ１５０は、屈曲部３７を有する。屈曲部３７は、ワイヤ１５０が、基板１４に接するように折り曲げられて形成されている。このため、ワイヤ１５０は、少なくとも１点において基板１４と接している。

ワイヤ１５０を備えるイオン発生装置１においては、ワイヤ１５０の設置の際に、屈曲部３７の一部を基板１４と当接させることにより、基板１４に対するワイヤ１５０の位置決めが容易となる。

〔実施形態４〕
図８は、本実施形態に係るヘアドライヤー１６０（電気機器）の構成を示す断面図である。図８に示すように、ヘアドライヤー１６０は、本体１６１と、ヒータ１６２とを備える。また、ヘアドライヤー１６０は、イオン発生装置１を備える。これにより、ヘアドライヤー１６０においても、ワイヤ２０を誘導電極として用いることで、誘導電極用の基板が不要となり、イオン発生性能を落とさずに装置の小型化・低コスト化が可能となる。本体１６１は、略円筒形状を有する。ヒータ１６２およびイオン発生装置１は、本体１６１の内部に配される。

ヘアドライヤー１６０は、円筒形状である本体１６１の一方に設けられた吸込口１６３から吸い込んだ空気をヒータ１６２で加熱し、イオン発生装置１によりイオンを発生させたのち、本体１６１の他方に設けられた吹出口１６４から外部へと吹き出す。ヘアドライヤー１６０において、イオン発生装置１は、ヒータ１６２と吹出口１６４との間に配される。

なお、本実施形態に係る電気機器は、ヘアドライヤーに限定されない。本実施形態に係る電気機器の別の例として、ヘアアイロン、歯ブラシ、美顔器、空気調和機、空気浄化装置、掃除機、冷蔵庫、および洗濯機などが挙げられる。上述したイオン発生装置１は特に、小型化が強く望まれる物、例えばヘアアイロンおよび歯ブラシなどに好適に用いられる。このような電気機器について、イオン発生装置１を備えることで、従来のイオン発生装置を備える電気機器と比較して、電気機器を小型かつ低コストに構成できる。また、サイズの都合で従来のイオン発生装置を搭載することができなかった電気機器に対しても、イオン発生装置１を搭載することができる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係るイオン発生装置は、入力電圧を昇圧するトランス素子と、前記トランス素子の２次側の端子のうち一方の端子に接続される放電電極と、前記放電電極が設けられる基板と、前記トランス素子の２次側の端子のうち他方の端子に接続され、少なくとも一部が前記基板から離れている線状導体と、を備え、前記放電電極と前記線状導体との間での放電によりイオンを発生させる。

上記の構成によれば、イオン発生装置は、放電電極と、前記放電電極に対向する線状導体との間での放電により、イオンを発生させる。線状導体を誘導電極として用いることで、誘導電極用の基板が不要となり、イオン発生性能を落とさずにイオン発生装置の小型化・低コスト化の実現が可能となる。

本発明の態様２に係るイオン発生装置は、上記態様１において、前記線状導体は、前記放電電極と対向する円弧状の部分を有してもよい。

上記の構成によれば、放電電極と、前記放電電極と対向する円弧状の部分とが最も接近する領域が大きくなりうる。したがって、円弧状の部分を有する線状導体を備えるイオン発生装置においては、より安定した放電を行うことができる。

本発明の態様３に係るイオン発生装置は、上記態様１または２において、前記トランス素子、前記放電電極、前記基板、および前記線状導体を収容する筐体をさらに備え、前記筐体には、樹脂が充填されており、前記線状導体の少なくとも一部が前記樹脂に封止されていてもよい。

上記の構成によれば、放電電極と、放電電極に対向するワイヤとの間に、埃または湿気などによる異常放電が起きる可能性を低減することができる。

本発明の態様４に係るイオン発生装置は、上記態様１または２において、前記トランス素子、前記放電電極、前記基板、および前記線状導体を収容する筐体をさらに備え、前記線状導体を係止するための突起部が設けられていてもよい。

上記の構成によれば、突起部にワイヤが係止されることで、樹脂封入時にワイヤを安定させることができる。

本発明の態様５に係るイオン発生装置は、上記態様１から４のいずれか１項において、前記線状導体は、少なくとも１点において前記基板と接していてもよい。

上記の構成によれば、線状導体は、少なくとも１点において基板と接している。このため、基板に対する線状導体の位置決めが容易となる。

本発明の態様６に係る電気機器は、上記態様１〜５のいずれかの態様に記載のイオン発生装置を備えていてもよい。

上記の構成によれば、本発明のいずれかの態様に係るイオン発生装置を備えることで、電気機器についても小型化・低コスト化の実現が可能となる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１ イオン発生装置
１１ トランス素子
１３ａ、１３ｂ 放電電極
１４ 基板
１５ 筐体
１６ 突起部
２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０ ワイヤ（線状導体）
３１ａ、３１ｂ 円弧状の部分
１１１ 端子（一方の端子）
１１２ 端子（他方の端子）
１６０ ヘアドライヤー（電気機器）

Claims (6)

1. 入力電圧を昇圧するトランス素子と、
   前記トランス素子の２次側の端子のうち一方の端子に接続される放電電極と、
   前記放電電極が設けられる基板と、
   前記トランス素子の２次側の端子のうち他方の端子に接続され、少なくとも一部が前記基板から離れている線状導体と、を備え、
   前記放電電極と前記線状導体との間での放電によりイオンを発生させるイオン発生装置。
2. 前記線状導体は、前記放電電極と対向する円弧状の部分を有する請求項１に記載のイオン発生装置。
3. 前記トランス素子、前記放電電極、前記基板、および前記線状導体を収容する筐体をさらに備え、
   前記筐体には、樹脂が充填されており、
   前記線状導体の少なくとも一部が前記樹脂により封止されている請求項１または２に記載のイオン発生装置。
4. 前記トランス素子、前記放電電極、前記基板、および前記線状導体を収容する筐体をさらに備え、
   前記筐体の内壁には、前記線状導体を係止するための突起部が設けられている請求項１または２に記載のイオン発生装置。
5. 前記線状導体は、少なくとも１点において前記基板と接している請求項１から４のいずれか１項に記載のイオン発生装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のイオン発生装置を備える電気機器。

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