JP3242637B1 - イオン発生装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 イオン発生電極に付着する汚れを簡便かつ効
果的に除去することができ、ひいては汚れ付着によるイ
オン発生効率の低下を効果的に防止ないし抑制すること
ができる機能を備えたイオン発生装置を提供する。 【解決手段】 イオン発生装置１は、イオン発生電極７
に付着した汚れを電気的発熱により焼失させる電気的ク
リーニング機構７９を有する。イオン発生電界が集中す
る電極先端部に汚れ等が付着すると、イオン発生効率が
極めて著しく妨げられる。そこで、電気的クリーニング
機構７９により、該イオン発生電極７の先端部７ａに付
着した付着物を焼失させるようにすれば、そのような不
具合防止を図る上で極めて効果的である。この場合、イ
オン発生に寄与する電極７の先鋭な先端部に付着した汚
れを選択的に除去するようにすれば、クリーニングの目
的は十分に果たすことができ、かつ電気的クリーニング
機構による電気的発熱能力をそれほど高くしなくともよ
いから、装置の簡略化にも寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、イオン発生装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、室内あるいは自動車内の空気の浄
化、殺菌あるいは消臭等を行うために、イオン発生装置
が使用されている。これらの多くは、筐体内に交流電源
部と昇圧用のトランスと針状電極とを配し、トランスに
て昇圧された交流高電圧を針状電極に印加してコロナ放
電を生じさせ、その放電により発生するイオンを、筐体
に孔設されたイオン放出口から放出させるものである。
イオン発生装置から発生するイオンは、負イオンと正イ
オンとがあり、例えば負イオンは浄化や消臭あるいは殺
菌の効果に関しては、負イオンの方が優れるといわれて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなイオン発
生装置を長期間使用していると、気流に含まれている埃
や油、あるいはその他の汚れ物質がイオン発生電極に付
着し、やがては放電面がそれらの汚れ物質にて覆われて
しまう。このような状態になると、イオン発生のための
放電が著しく妨げられ、イオン発生効率の低下や、甚だ
しい場合にはイオン発生の停止につながる場合がある。

【０００４】例えば、特開平１１−１１１４２７号公報
には、イオン発生用の針状負電極に対し、接地された正
電極を対向させて負イオンを発生させる装置において、
平行配置された負電極と正電極との先端間距離を調整す
ることにより、汚れの付着防止を、オゾン臭の防止及び
マイナスイオンの発生効率向上とともに図るようにした
提案がなされている。しかしながら、該公報技術では、
針状負電極自体への汚れ付着防止を図ることは全くでき
ない問題がある。

【０００５】本発明の課題は、イオン発生電極に付着す
る汚れを簡便かつ効果的に除去することができ、ひいて
は汚れ付着によるイオン発生効率の低下を効果的に防止
ないし抑制することができる機能を備えたイオン発生装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決しようとする手段及び作用・効果】上記課
題を解決するために、本発明のイオン発生装置は、負極
性の高電圧印加により負イオンを発生させるイオン発生
電極と、そのイオン発生電極にイオン発生のために高電
圧を印加するイオン発生用高電圧発生部と、イオン発生
電極に付着した付着物を電気的発熱により焼失させるた
めの電気的クリーニング機構と、を備えたことを特徴と
する。

【０００７】上記本発明の構成によれば、イオン発生電
極に付着した汚れを電気的発熱により焼失させる電気的
クリーニング機構を設けたので、汚れを確実かつ簡単に
除去することができ、ひいては汚れ付着によるイオン発
生効率の低下を効果的に防止ないし抑制することができ
る。特に、イオン発生電極は先端が尖鋭に形成されてい
る場合、イオン発生電界が集中する先端部に汚れ等が付
着すると、イオン発生効率が極めて著しく妨げられる。
そこで、電気的クリーニング機構により、該イオン発生
電極の先端部に付着した付着物を焼失させるようにすれ
ば、そのような不具合防止を図る上で極めて効果的であ
る。この場合、イオン発生に寄与する電極の先鋭な先端
部に付着した汚れを選択的に除去するようにすれば、ク
リーニングの目的は十分に果たすことができ、かつ電気
的クリーニング機構による電気的発熱能力をそれほど高
くしなくともよいから、装置の簡略化にも寄与する。

【０００８】なお、イオン発生電極は、対向電極を設け
てコロナ放電形態によりイオン発生を行わせることも可
能である。この場合は対向電極は集塵電極として活用す
ることもできる。他方、この構成では、発生した負イオ
ンが対向電極側に引き寄せられ、吸着や分解等によりイ
オン放出効率が必ずしも良好でない場合がある。従っ
て、集塵電極が特に必要でない場合に等においては、イ
オン発生電極を放電用対向電極を伴わない孤立電極とし
て構成することが、イオン発生効率を高める上で有効で
ある。この場合、イオン発生させるための放電形態は、
コロナ放電に近いものであると考えられるが、明確な対
向電極が存在しない点で一般に言うコロナ放電とは相違
する。ただし、多くの場合、意図的に電極として機能さ
せることを想定はしていないが、結果的に対向電極とし
て機能してしまうような装置外の導電物が対向電極とし
て機能する結果、事実上、コロナ放電と同一の形態にな
ることもありうる。

【０００９】電気的クリーニング機構は、イオン発生電
極と対向する火花放電用の火花放電対向電極と、イオン
発生電極と火花放電対向電極との間に、火花放電用の高
電圧を印加する火花放電用高電圧発生部とを備え、その
高電圧印加にてイオン発生電極と火花放電対向電極との
間に発生する放電火花により、イオン発生電極に付着し
た付着物を焼失させるように構成することができる。火
花放電を使用すれば、火花の発熱を電極表面に効果的に
集中することができ、付着した汚れ等を一層確実に除去
することができる。さらに、イオン発生電極は先端が尖
鋭に形成されている場合、火花放電対向電極を、電界集
中しやすいイオン発生電極の先端部と対向させることに
より、クリーニングのための火花放電を確実に生じさせ
ることができる。

【００１０】火花放電させる際のイオン発生電極と火花
放電対向電極との対向間隔（以下、ギャップ間隔とい
う）は、印加電圧の大きさにもよるが、例えば４０００
Ｖ程度までの電圧であれば、２ｍｍ以下、望ましくは１
ｍｍ以下とすることが、火花発生をより確実なものとす
る上で望ましい。また、放電火花の発生は連続的に行っ
てもよいし、電極温度の過度の上昇を避けるために間欠
的に行うこともできる。

【００１１】この場合、火花放電対向電極をイオン発生
電極に対して、イオン発生電極からイオン発生させるた
めの離間位置と、火花放電対向電極とイオン発生電極と
の間で放電火花を発生させるための接近位置との間で少
なくとも、相対的に接近・離間させる火花放電対向電極
移動機構を設けることができる。イオン発生時には火花
放電対向電極をイオン発生電極から離間させることで、
本来イオンを発生させるべき時期に望まざる火花放電が
生ずることを効果的に防止できる。ただし、火花放電対
向電極とイオン発生電極との対向距離を固定として、イ
オン発生時よりも高電圧を電極間に印加することによ
り、火花放電を生じさせるようにしてもよい。

【００１２】一方、電気的クリーニング機構は、イオン
発生電極を抵抗発熱させることにより、イオン発生電極
に付着した付着物を焼失させる抵抗加熱機構を含むもの
として構成することもできる。イオン発生電極を、少な
くともクリーニングしたい部位において抵抗発熱させる
ことにより、汚れ等の付着物を効果的に除去することが
できる。通電加熱機構は、例えば、イオン発生電極に当
接する当接位置と、該イオン発生電極から離間した離間
位置との間で移動可能に設けられた通電部材と、イオン
発生電極に当接させた状態にて該通電部材を介してイオ
ン発生電極に抵抗発熱用の電流を通電する通電加熱電源
部とを備えるものとして構成できる。特に、先端が先鋭
に構成されたイオン発生電極の場合、通電断面積が縮小
する該先端部に通電部材を当接させて通電を行うことに
より、イオン発生させる上で重要な電極先端部を選択的
に昇温させることができ、ひいては電極先端部の付着物
除去（クリーニング）を小電力で確実に行うことが可能
となる。

【００１３】本発明のイオン発生装置では、イオン発生
電極のクリーニングのために、予め定められたタイミン
グにて電気的クリーニング機構を自動作動させるクリー
ニング機構自動制御部を設けることができる。このよう
にすると、イオン発生電極のクリーニングを自動的に行
うことができ、イオン発生電極を常時清浄な状態に保ち
やすくなる。

【００１４】次に、本発明のイオン発生装置は、高電圧
発生部をトランスにて構成できる。トランスは、巻き線
型のトランスを用いてもよいが、圧電セラミック素子板
に入力側端子と出力側端子とが形成され、その入力側端
子からの一次側交流入力電圧を、圧電セラミック素子板
の機械振動を介して一次側交流電圧よりも高圧の二次側
交流電圧に変換し、出力側端子からイオン放出電極に向
けて出力する圧電トランスを使用することもできる。圧
電トランスは、コアや巻線部を有さないのでコンパクト
で軽量であり、イオン発生装置の小型化や軽量化に有利
である。さらに、後述する通り、冷房や暖房等の空調装
置にイオン発生機構を組み込んで使用する場合、イオン
発生機構の回路基板が顕著に小型化されるため、空調装
置内の空きスペースを利用して簡単に組みつけられるメ
リットもある。

【００１５】また、空気中での無声放電によるオゾン発
生では、印加電圧が、極性が交番的に変化する高周波で
あった場合に特に著しくなる。巻線型のトランスを使用
した場合、高圧発生のために二次側の巻線数が多くなっ
ていることもあって、交流周波数に応じて交番的に変化
する漏洩磁界のレベルが高くなる。そして、この漏洩磁
界中にイオン発生電極が配置されると、イオン発生電極
に生ずる高周波誘導電流の影響で、オゾン発生が助長さ
れる場合がある。この場合、巻線を有さない圧電トラン
スを使用すると、イオン発生電極が感ずる漏洩磁界レベ
ルを小さくすることができ、ひいてはオゾン発生抑制に
一層有利となる場合がある。

【００１６】なお、極性変換手段は、例えばイオン発生
電極を負極性にチャージアップさせる向きの電荷移動は
許容し、これと逆向きの電荷移動は阻止されるように、
圧電トランスの二次側交流出力を整流する整流手段とす
ることができる。また、圧電トランスの二次側交流出力
に基づく負電荷を、イオン発生電極に印加するために蓄
電する蓄電手段を設けておけば、イオン発生電極には一
定レベル以上の負極性電圧が持続的に印加され、負イオ
ンを安定的に発生させることができる。この場合、この
蓄電手段を、上記の整流手段と組み合わせることによ
り、イオン発生電極に負極性高電圧を一層安定的に印加
することができるようになり、例えば専用の高圧直流電
源を使用する場合と比較して、装置を大幅に小型化する
ことが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態につき、図面
に示すいくつかの実施例を参照して説明する。図１は、
本発明の一実施例たるイオン発生装置の外観を示すもの
であり、プラスチック成形体にて構成された、筐体とし
ての中空のケース２を有する。該ケース２の形状は特に
限定されるものではないが、ここでは前後に長いやや偏
平な形状を有し、その側面のひとつにイオン放出口４が
形成されている。また、ケース２の側面には、電源スイ
ッチ３が設けられている。

【００１８】図２は図１の平面断面図である。ケース２
内には、イオン発生電極７と、イオン発生用主回路ユニ
ット５とが設けられている。イオン発生電極７は金属、
例えばＮｉ又はＮｉ合金により、先端が尖鋭に形成され
る。ここでは、本体部７ａに尖鋭な放電部７ｂが一体化
された板状形態をなしており、本体部７ａにおいてねじ
等によりによりケース２内に取り付けられている。

【００１９】一方、イオン発生用主回路ユニット５は、
高圧ケーブル８を介してイオン発生電極７にイオン発生
のための高電圧を印加するユニットであり、図６に示す
ように、絶縁性基板６とこれに組みつけられた回路部品
とからなる。また、図２に示すように、ケース２内に
は、イオン発生電極４を経てイオン放出口４へ向かう気
流Ｗを発生させる送風機９を、例えばイオン発生電極７
の後方側に設けている。送風機９は図示しない送風羽根
の回転により生じた風を、吹出口９ｂからイオン発生電
極７に向けて放出し、ここで生じたイオンのイオン放出
口４からの放出を促す役割を果たす。

【００２０】図３は、イオン発生装置１の全体回路構成
を示すもので、電源ユニット３０に送風機９とイオン発
生用主回路ユニット５とが、それぞれコネクタ１８，２
０及び接続ケーブル１９，２１を介して接続された構成
を有する。一方、電源ユニット３０には、電源プラグ２
６及び電源コード２５がコネクタ２４を介して接続され
ており、これらを介して図示しない外部交流電源（例え
ばＡＣ１００Ｖ）から受電するようになっている。電源
ユニット３０においては、電源スイッチ３及びヒューズ
２３を介して受電した交流入力が、トランス１６にて所
定電圧（例えば、peak to peakにて３２Ｖ）に降圧さ
れ、さらにダイオードブリッジ１７により全波整流され
た後、コンデンサ１１〜１３と三端子レギュレータ１４
とを含んで構成された安定化部１５により電圧が安定化
されて、送風機９とイオン発生ユニット６とそれぞれ分
配される。

【００２１】次に、イオン発生用主回路ユニット５は、
イオン発生電極に高電圧を印加する高電圧発生部として
機能するものであり、図４に示すように、入力部３６，
発振部３７、スイッチング部３８、昇圧部３９及び変換
部（変換手段）４０とを含む。図５は、具体的な回路構
成の一例を示すものである。昇圧部３９は、圧電トラン
ス７０を含んで構成される。これは、圧電セラミック素
子板７１に入力側端子７２ａ，７３ａと出力側端子７４
ａとを形成し、その入力側端子７２ａ，７３ａからの一
次側交流入力電圧を、圧電セラミック素子板７１の機械
振動を介して一次側交流電圧よりも高圧の二次側交流電
圧に変換し、出力側端子７４ａからイオン放出電極に向
けて出力するものである。一方、変換部４０は、イオン
発生電極７への電圧印加極性が負の側に優位となるよう
に、圧電トランスの二次側交流出力を変換するものであ
る。これにより、イオン発生電極７は主に負イオン発生
源として機能することとなる。

【００２２】入力部３６は、電源ユニット３０からの直
流定電圧入力を調整用の抵抗器（図示せず）を介して、
回路各所に分配する役割を果たす。一方、発振部（発振
回路）３７は、直流定電圧入力を受けて、圧電トランス
７０への一次側交流入力に対応した周波数にて発振波形
を生成する。この発振部３７は、本実施形態では、オペ
アンプ６２と、負帰還側の抵抗器５２とコンデンサ５３
にて構成される方形波発振回路として構成されている。
なお、抵抗器５４，５５及び５６は、発振入力の基準電
圧、つまり、発振の電圧振幅の中心値を規定するためのも
のであり、可変抵抗器５６により、その設定値を変更で
きるようになっている。

【００２３】また、スイッチング部（スイッチング回
路）３８は、発振部３７からの波形信号を受けて、電源
ユニット３０からの直流定電圧入力を高速スイッチング
することにより、圧電トランス７０の一次側への入力交
流波形を生成する。具体的には、スイッチング部３８
は、１対のトランジスタ６５，６６を含むプッシュプル
スイッチング回路として構成されている。これらトラン
ジスタ６５，６６は、オペアンプ６２の出力（４３はプ
ルアップ抵抗である）によりオン・オフし、発振部（発
振回路）３７の発振周波数にて発振する方形波交流波形
を生じさせる。この波形が圧電トランス７０の一次側に
入力される。

【００２４】次に、圧電トランス７０の圧電セラミック
素子板７１は横長板状に形成され、その板面長手方向中
間位置にて、板厚方向に分極処理された第一板状領域７
１ａと、板面長手方向に分極処理された第二板状領域７
１ｂとに区切られている。そして、第一板状領域７１ａ
の両面を覆う形で、入力側端子７２ａ，７３ａが接続さ
れる入力側電極対７２，７３が形成される一方、第二板
状領域７１ｂの板面長手方向の端面に、出力側端子７４
ａが接続される出力側電極７４が形成されている。

【００２５】上記の構成の圧電トランス７０では、入力
側電極対７２，７３を介して第一板状領域７１ａに対し
交流入力を行うと、第一板状領域７１ａではその分極方
向が厚さ方向であるから、長手方向に伝播する板波が板
厚方向の電界と強く結合する形となり、電気エネルギー
の大半が、長手方向に伝播する板波のエネルギーに変換
される。他方、この長手方向の板波は第一板状領域７１
ｂに伝わるが、ここでは分極方向が長手方向であるか
ら、該板波は長手方向の電界と強く結合する。そして、
入力側の交流周波数を圧電セラミック素子板７１の機械
振動の共鳴周波数に対応（望ましくは一致）させると
き、素子７１のインピーダンスは、入力側ではほぼ最小
（共振）となるのに対し出力側ではほぼ最大（反共振）
となり、このインピーダンス変換比に応じた昇圧比によ
り一次側入力が昇圧されて二次側出力となる。

【００２６】このような作動原理を有する圧電トランス
７０は構造が簡単であり、また、鉄芯を有する巻線型ト
ランスと比較すると非常に軽量・コンパクトに構成でき
る利点がある。そして、負荷の大きい条件ではインピー
ダンス変換効率が高く、安定で高い昇圧比を得ることが
できる。また、イオン放出に伴う放電電流の発生を除け
ば負荷開放に近い条件で駆動されるイオン発生装置で
は、イオン発生に適した高圧を安定的に発生することが
でき、前記の圧電トランス特有の利点も有効に活用する
ことができる。

【００２７】圧電セラミック素子板７１の材質は、例え
ば本実施例ではジルコン酸チタン酸鉛系ペロブスカイト
型圧電セラミック（いわゆるＰＺＴ）にて構成してい
る。これは、ジルコン酸鉛とチタン酸鉛との固溶体を主
体に構成されるものであり、インピーダンス変換効率に
優れていることから本発明に好適に使用できる。なお、
ジルコン酸鉛とチタン酸鉛と配合比は、ジルコン酸鉛／
チタン酸鉛のモル比にて０．８〜１．３程度とすること
が、良好なインピーダンス変換効率を実現する上で望ま
しい。また、必要に応じてジルコニウムあるいはチタン
の一部を、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｍｎ等で置換する
こともできる。

【００２８】なお、ＰＺＴ系の圧電セラミック素子板
は、駆動周波数が極端に高くなると共振尖鋭度が急速に
鈍くなり、変換効率の低下を招くことから、一次側交流
入力の周波数は、４０〜３００ｋＨｚ程度の比較的低い
周波数範囲にて、素子７１の機械的共鳴周波数に対応し
た値に設定することが望ましい。逆に言えば、素子７１
の機械的共鳴周波数が上記の周波数範囲に収まるよう
に、素子７１の寸法を決定することが望ましい。

【００２９】なお、ＰＺＴ系の圧電セラミック素子板を
使用する場合、その一次側交流入力の電圧レベルは、負
イオンの発生効率を確保し、かつ素子の耐久性確保の観
点から、１５〜４０Ｖ程度に設定することが望ましい。
これにより、イオン発生電極７への印加電圧レベルは、
前記の一次側交流入力の周波数範囲（４０〜３００ｋＨ
ｚ程度）を考慮すれば、５００〜３０００Ｖ程度（例え
ば２０００Ｖ）を確保できる。

【００３０】次に、変換部４０は、整流手段としてのダ
イオード７６を含んでいる。このダイオード７６は、イ
オン発生電極７を負極性にチャージアップさせる向きの
電荷移動は許容し、これと逆向きの電荷移動を阻止する
ように、圧電トランス７０の二次側交流出力を整流する
役割を果たす。この実施例では、圧電トランス７０の出
力側端子７４ａからの出力線７４ａの末端が接地され、
その中間からイオン発生電極７が分岐して接続されると
ともに、ダイオード７６はイオン発生電極７の分岐点よ
りも下流側に接続されている。なお、本実施形態では、
耐電圧を確保するために複数個（ここでは４個）のダイ
オード７６を直列接続している。

【００３１】一方、圧電トランス７０の二次側交流出力
を発振部（発振回路）３７に帰還させるための経路７５
ａ上に、帰還キャパシタンスが設けられている。圧電ト
ランス７０は、作動の安定化を図るために、圧電セラミ
ック素子板７１の共鳴周波数を中心とした比較的狭い範
囲に駆動周波数を維持することが必要である。上記のよ
うな帰還キャパシタンスを設けることは、圧電トランス
７０の駆動周波数を安定化させる上で有効である。

【００３２】本実施形態では、図６に示すように、絶縁
性基板６に圧電トランス７０が、圧電セラミック素子板
７１と基板面とが互いに略平行となるようにしている。
絶縁性基板６は、例えばガラス繊維強化プラスチック板
等で構成される。そして、絶縁性基板６の裏面側におい
て圧電セラミック素子板７３に対応する領域が金属膜電
極７５にて覆われており、該金属膜電極７５と圧電セラ
ミック素子板７１とが、絶縁性基板６の両者の間に位置
する部分とともに帰還キャパシタンスを構成している。
なお、図６（ａ）は表面側の平面図、（ｂ）は裏面側の
レイアウトを示す表面側からの透視図、（ｃ）は横断面
図である。帰還キャパシタンスは単体のコンデンサ部品
として構成してもよいが、圧電セラミック素子板７１を
帰還キャパシタンスの構成要素の一つとして流用するこ
とにより、コンデンサ部品を省略することが可能とな
り、基板のコンパクト化に寄与する。また、圧電セラミ
ック素子板７１を基板６と略平行に取り付ける構造とな
るので、デッドスペースが生じにくく、コンパクト化に
一層寄与する。なお、６ａは実装部品の配線パターンで
ある。

【００３３】例えば、一般生活用の負イオン発生装置と
して、空気清浄効果、殺菌効果あるいは消臭効果等を有
効に引き出すためには、イオン発生電極７の電極先端か
ら前方側に、１ｍ離間した位置において測定される１ｃ
ｍ^３当りの負イオン発生量が１０万個以上のイオン発生
量を確保することが望ましい。この場合、イオン発生電
極７への印加電圧は１０００〜３０００Ｖとするのがよ
い。また、圧電トランス７０の二次側出力電圧は、前述
の通り変換部４０にて整流された負極性脈流の形でイオ
ン発生電極７に印加される。イオン発生放電がいわゆる
無声放電に近い形態となる場合、空気中ではオゾンを発
生しやすい問題がある。オゾンは酸化力が強く、殺菌力
や有機物等への酸化分解力にも優れているが、発生量が
多くなると不快な刺激臭が強くなってしまう欠点があ
る。例えば、上記の脈流の周波数（整流前の交流周波数
で代用する）が大きすぎると、オゾン発生量が増大して
オゾン臭が強まる場合がある。この観点において、イオ
ン発生電極７に印加される脈流周波数は１５０ｋＨｚ以
下とするのがよく、これによってかつオゾン発生量を
０．１ｐｐｍ以下に留めることができ、過度のオゾン臭
の発生を抑制することができる。他方、少量のオゾンの
発生は、負イオンとの相乗効果により殺菌効果等をより
高めることができる。この観点において、オゾン発生量
は０．０１ｐｐｍ以上０．０４ｐｐｍ以下とするのがよ
い。この場合、イオン発生電極７への印加電圧を１００
０〜２５００Ｖとし、脈流周波数を５０〜１５０ＫＨｚ
とするのがよい。また、本実施形態のように、本質的に
対向電極を有さない、先鋭先端を有する接地されたイオ
ン発生電極７を用いることも、オゾン発生を抑制する観
点において有効である。

【００３４】図２に示すように、イオン発生電極７は、
先端をイオン放出口４に臨ませる形でケース２内に配置
されており、発生したイオンが効率的にイオン放出口４
から放出される。一方、イオン発生用主回路ユニット５
は、イオン放出口４へ向かうイオン流を妨げないよう
に、イオン放出口４から外れた位置に配置されている。
そして、送風機９は、そのイオン放出口４に対応する位
置においてイオン発生電極７の後方側に配置されてい
る。これにより、イオンを発生させるイオン発生電極７
に対し、イオン放出口４に向かう風を直接送ることがで
きるので、イオン流を効率的にイオン放出口４から放出
させることができる。送風機９は、イオン発生電極７を
経てイオン放出口４へ向かう風を発生できる形であれ
ば、他の位置、例えばイオン発生電極７の前方側に配置
されていてもよい。しかしながら、オキソニウムイオン
（Ｈ_３Ｏ^＋）と比較して大気中の安定性が幾分小さいヒ
ドロキシルイオン（Ｈ_３Ｏ_２ ⁻）が負イオンとして発生
する場合、送風機９を後方側に配置する方が、前方側に
配置する場合よりも、発生した負イオンがより安定に放
出できる場合がある。

【００３５】図３において、電源プラグ２６を外部交流
電源たるコンセントに接続し、電源スイッチ３をオンに
すると直流定電圧が供給され、送風機９及びイオン発生
用主回路ユニット５が作動する。イオン発生用主回路ユ
ニット５では、図５の入力部にて直流定電圧の供給を受
け、発振部３７及びスイッチング部３８の作動により方
形波交流を発生させるとともに、これが圧電トランス７
０の入力側端子７２ａに調整用抵抗６７（波形調整用の
可変抵抗６７ａを含む）一次側交流入力として入力され
る。圧電トランス７０は、前述の作動原理に従いこれを
昇圧し、出力側端子７４ａから二次側交流出力として出
力する。

【００３６】圧電トランス７０の二次側が負の半波を出
力するとき、イオン発生電極７は負にチャージアップす
る。これにより、イオン発生電極７の周囲には負イオン
発生に好都合な電界勾配が生じ、周囲の空気中の分子、
例えば水分子を、ヒドロキシルイオン（Ｈ_３Ｏ_２ ⁻）等
の形でイオン化する。すなわち、負イオンを発生させ
る。次いで、正の半波が出力されるときは、イオン発生
電極７の負電荷は接地側に放電しようとするが、この電
荷の流れはダイオード７６により阻止される。かくし
て、イオン発生電極７の負極性帯電状態が常時維持さ
れ、負イオンを安定的に発生させることができる。

【００３７】なお、本発明の効果を確認するために、以
下の実験を行った。すなわち、図１及び図２に示すイオ
ン発生装置１を、図５の回路構成を有するものとして構
成した。圧電セラミック素子板７１の組成として、ジル
コン酸鉛とチタン酸鉛と配合比はモル比でほぼ１：１、
添加元素としてＮｂを約２重量％含有するものを選定
し、例えば長さ５２ｍｍ、厚さ１．８５ｍｍ、幅１３ｍ
ｍの寸法に形成した。また、イオン発生電極７は厚さ約
０．２ｍｍのＮｉ板にて構成し、その放電部７ｂは、長
さ約５ｍｍにて尖鋭に形成した。回路基板５ａはガラス
繊維強化プラスチック板にて構成した。

【００３８】そして、圧電トランス７０への一次側交流
入力の周波数を約７０ｋＨｚ、電圧をpeak to peakにて
２４Ｖとして作動させたところ、イオン発生電極７への
印加電圧レベルは約１０００Ｖとなった。この状態に
て、イオン発生電極７の電極先端から前方側に１ｍ離間
した位置において、１ｃｍ^３当りの負イオン発生量を市
販のイオンカウンタ（供給元：日本ＭＪＰ株式会社、製
品名：エアーイオンカウンタ、Ｎｏ．ＩＣ−１０００）
を用いて測定したところ、１０万個／ｃｍ^３以上のレベ
ルにて負イオンが発生していることがわかった。また、
オゾン発生量を市販のオゾン濃度計（荏原実業（株）
製、ＡＥＴ−０３０Ｐ）にて測定したところ、オゾン発
生量は０．０１〜０．２１ｐｐｍであり、オゾン臭も感
じられなかった。

【００３９】図１のイオン発生装置１は、イオン発生電
極７に向けて気流Ｗを送る送風機（シロッコファン）９
をケース２内に組み込んだ構成であったが、イオン発生
機構を冷暖房等の空調装置内に組み込んで、その空調さ
れた気流に発生したイオンを混入させる構成も可能であ
る。具体的には、気流を、冷凍サイクル機構を用いて冷
却又は加熱することにより空調済み気流となす空調機構
を備え、イオン放出口をその空調済み気流の吹き出し口
に兼用する構成とすることができる。

【００４０】図２１（ａ）は、そのような空調機構２０
０を概念的に示すものである。冷凍サイクル機構は、閉
回路を構成する冷媒ガスの主配管１９９、その配管経路
上に設けられて冷媒ガスを圧縮するコンプレッサー２０
５、その圧縮された冷媒ガスをラジエター（放熱部）２
０８により冷却して液化させる凝縮器２０６、減圧絞り
機構等により構成され、液化した冷媒ガスを減圧する減
圧器２０７、減圧した冷媒ガスを冷却対象物である気流
と管壁間接的に接触させて蒸発させ、該冷媒ガスの蒸発
時の気化熱を気流から奪ってこれを冷却する蒸発器２０
４とを含む。このような冷凍サイクル機構自体は公知の
ものであるので詳細な説明は省略する。

【００４１】蒸発器２０４は空調機ケース２０１に収納
されるとともに、図２１（ｃ）に示すように、ファン２
０９により、該空調機ケース２０１に形成された気流取
り込み口２０１ｃからフィルタＦを介して外気が吸入さ
れ、蒸発器２０４と接触することにより冷却された後、
吹き出しダクト２０１ａを通って吹き出し口２０１ｄか
ら空調済み気流Ｗとなって吹き出される。以上は、冷房
として使用する場合の動作であるが、コンプレッサー２
０５による圧縮冷媒ガスの送り方向を反転可能に構成
し、反転駆動時において凝縮器２０６と蒸発器２０４と
の機能を入れ替えることにより、凝縮器として機能反転
させられた蒸発器２０４により外気を加熱して吹き出す
こと、すなわち暖房として使用することも可能である。

【００４２】そして、空調済みの気流は、筐体としての
吹き出しダクト２０１ａ内の取付け部２０３上に配置さ
れたイオン発生電極７と接触し、負イオンを含んだ空調
済み気流となって放出される。なお、図２１（ｂ）に示
すように、含有させる負イオン量を増加させる目的で、
複数のイオン発生電極７を吹き出しダクト２０１ａ内に
設けることもできる。この場合、個々のイオン発生電極
７に対応してイオン発生用主回路ユニット５も複数設け
ることができる。また、ファン回転数により吹き出す気
流量が調整可能となっている場合には、作動させるイオ
ン発生電極７及びイオン発生用主回路ユニット５の組の
数を増減させること、具体的には吹き出す気流量が多い
場合に、より多くのイオン発生電極７及びイオン発生用
主回路ユニット５の組を作動させるように構成すること
もできる。

【００４３】なお、ここまでに説明した実施態様は、イ
オン発生装置に対して、以下に説明するイオン発生電極
の電気的クリーニング機構を、特に設けない場合におい
ても適用可能である。

【００４４】次に、図１のイオン発生装置１あるいは同
様のイオン発生ユニットを組み込んだエアコンユニット
２００には、イオン発生電極７に付着する付着物、具体
的にはイオン発生電極７の先端部に付着した、埃や油分
その他の汚れ物質からなる付着物を電気的発熱により焼
失させる電気的クリーニング機構７９を備えている。電
気的クリーニング機構７９は、具体的には、イオン発生
電極７と対向する火花放電用の火花放電対向電極８３を
有する。そして、圧電トランス７０を含む昇圧部３９と
変換部４０とからなるイオン発生用高電圧発生部が火花
放電用高電圧発生部に兼用され、イオン発生電極７と火
花放電対向電極８３との間に形成されるギャップに、火
花放電用の高電圧が印加される。そして、その高電圧印
加にてイオン発生電極７と火花放電対向電極８３との間
に発生する放電火花により、イオン発生電極に付着した
付着物が焼失・除去される。なお、火花放電対向電極８
３は接地しておくこともできるが、火花放電時間が短け
れば装置キャパシタンスにて放電電流を吸収することが
できるので、特に接地しない構成としてもよい。

【００４５】火花放電対向電極８３はイオン発生電極７
の先端部７ａと対向する形で配置される。具体的には火
花放電対向電極８３は棒状に形成され、その棒状の火花
放電対向電極８３の先端面又は側面（本実施形態では側
面）がイオン発生電極７の先端部７ａと対向する。

【００４６】また、図８に示すように、火花放電対向電
極８３をイオン発生電極７に対して、イオン発生電極７
からイオン発生させるための離間位置（（ｂ））と、火
花放電対向電極８３とイオン発生電極７との間で放電火
花を発生させるための接近位置（（ａ））との間で少な
くとも、相対的に接近・離間させる火花放電対向電極移
動機構７８が設けられている。ここでは、イオン発生電
極７の位置が固定とされ、火花放電対向電極移動機構７
８は火花放電対向電極８３を移動させるものとして構成
されている。

【００４７】図２に示すように、電気的クリーニング機
構７９は、イオン発生電極７のイオン放出方向に対して
側方に位置し、火花放電対向電極移動機構７８は、イオ
ン発生電極７の先端を正面から臨む向き（つまりイオン
放出方向）に対して略直角に交差する方向において、棒
状の火花放電対向電極８３を軸線方向に接近・離間させ
るようになっている。このようにすると、退避位置に移
動した火花放電対向電極８３が、イオン発生電極７の先
端から放出されるイオン流をさえぎりにくいので都合が
よい。

【００４８】具体的には、火花放電対向電極移動機構７
８は、ケース２の底部２ａに取り付けられたソレノイド
８０を含み、その進退ロッド８１の先端部に結合部材８
２を介して棒状の火花放電対向電極８３の後端部が結合
されており、進退ロッド８１がソレノイド８０によって
進退駆動されることにより、火花放電対向電極８３の先
端部がイオン発生電極７の先端部に向けて接近・離間す
る。なお、８４ａはソレノイド８０を固定するための位
置決めプレートである。また、８４は火花放電対向電極
８３が挿通されるガイド穴を有したガイドプレートであ
り、火花放電対向電極８３がイオン発生電極７に向けて
略水平に接近・離間するから、火花放電のギャップ形成
精度を高めることができる。

【００４９】図７は、火花放電対向電極移動機構７８の
電気的構成の一例を示す回路図である。ソレノイド８０
は、コネクタ８７より直流電源に接続されている。本実
施形態では、イオン発生用主回路ユニット５と電源（こ
こでは直流３２Ｖ）共有されている。他方、ソレノイド
８０の付勢信号は、スイッチ機構８５（本実施形態では
フォトＭＯＳにて構成している）を介して制御部８６よ
り供給される。制御部８６は、出入力ポート８６ａと、
これに接続されたＣＰＵ８６ｂ、ＲＡＭ８ｃ及び８６ｄ
とが組み込まれたマイクロプロセッサにて構成され、Ｒ
ＯＭ８６ｄには火花放電対向電極移動機構７８の動作制
御プログラムが書き込まれている。ＣＰＵ８６ｂは、Ｒ
ＡＭ８６ｃをワークエリアとして動作制御プログラムを
実行することにより、放電対向電極移動機構７８の動作
制御主体として機能する。制御部８６が火花放電対向電
極移動機構７８の駆動指令信号を発すると、フォトＭＯ
Ｓ８５がターンオンし、ソレノイド８０が直流駆動電圧
を受電して付勢されるようになっている。

【００５０】図１３（ａ）に示すように、火花放電対向
電極８３はソレノイド８０の付勢によりイオン発生電極
７に向けて接近する。その前進限界位置において、火花
放電対向電極８３の先端部８３ａはイオン発生電極７の
先端部７ａに対し、電極板厚方向におけるいずれか一方
の側に所定量のギャップが形成されるように位置決めさ
れる。例えば、この状態でイオン発生電極７に放電用の
電圧、ここでは１０００〜３０００Ｖのイオン発生用電
圧を印加しておくことで、ギャップには放電火花ＳＰが
発生し、火花による熱集中によりイオン発生電極７の先
端部７ａに付着した埃や汚れなどの付着物が焼き飛ばさ
れる。他方、火花放電対向電極８３が後退すれば電極間
距離ｇが拡大し、これが火花放電可能限界距離ｇmaxを
超えると放電火花の発生は停止する。しかしながら、イ
オン発生電極７には引き続きイオン発生電極７にイオン
発生用電圧が印加されているから、火花放電が終了する
とともに直ちにイオン発生モードに移行することができ
る。

【００５１】なお、火花放電のためのギャップ形成形態
及び火花放電対向電極８３のイオン発生電極７に対する
接近・離間形態は上記の態様に限られるものではなく、
種々の形態が可能である。例えば、図１３（ｂ）は、イ
オン発生電極７の先端に火花放電対向電極８３の先端部
側面が対向してギャップ形成するようにするとともに、
火花放電対向電極８３をイオン発生電極７の先端に対し
て前方側から接近・離間させる方式（あるいは、イオン
発生電極７の板厚方向において接近・離間させるように
してもよい）の例を示している。図１３（ｃ）は、イオ
ン発生電極７の先端に火花放電対向電極８３の中間部側
面が対向してギャップ形成するようにするとともに、イ
オン発生電極７の板厚方向において接近・離間させる方
式を示している。図１３（ｄ）は、火花放電対向電極８
３の曲げて形成された先端部８３ａを、イオン発生電極
７の先端に前方側から接近・離間させる方式を示すもの
である。

【００５２】以上、火花放電対向電極８３を、火花放電
不能となるように遠方に設定された離間位置から、火花
放電可能な所定量のギャップが形成される接近位置へ移
動させることにより火花放電させる例を示したが、例え
ば図９に示すように、火花放電対向電極８３をイオン発
生電極７に一旦当接させ、その状態から火花放電対向電
極８３を後退させることによりギャップ形成して火花放
電させる方式を採用してもよい。この場合、火花放電対
向電極８３の接近時の前進限界位置を、自由状態では電
極先端部７ａの位置を横切って反対側に多少突出する形
となるように調整しておき、イオン発生電極７との当接
によりソレノイド８０の付勢解除時の復帰用スプリング
８１ａを押し戻すようにすれば、スプリング８１ａの弾
性変形により、イオン発生電極７に過度の押し付け力が
作用することを防止することができる。

【００５３】図１１（ａ）に示す離間状態（ギャップ量
は火花放電不能なｇ0になっている）から（ｂ）に示す
接触状態へ移行し、次いでソレノイド８０の付勢解除等
により火花放電対向電極８３が後退を開始すると、同図
（ｂ）に示すように、イオン発生電極７との間にギャッ
プが形成されて直ちに放電火花ＳＰが発生し、付着物Ｄ
が焼ききられる。放電火花ＳＰは、（ｄ）に示すよう
に、ギャップ量が火花放電可能限界距離ｇmaxに到達す
るまでは持続するが、ｇmaxを超えた時点で停止する。
ｇmaxは、例えば印加電圧が１０００〜２０００Ｖの場
合、おおむね１ｍｍ以下である。

【００５４】なお、火花放電対向電極移動機構７８はソ
レノイドを使用する態様に限らず、図１０（ａ）に示す
ように、モータ９３を用いた前進・後退機構を用いても
よい。ここでは、火花放電対向電極８３（ここでは針状
に形成している）の基端側にベース９０を介してラック
９１を取り付け、これとかみ合うピニオン９２を正逆両
方向に回転可能かつ任意の位置を保持可能なモータ９３
にて駆動するようにしている。例えば、図１１に示すよ
うに、火花放電対向電極８３の後退時のギャップ形成に
より火花放電させる態様では、モータ９３の速度制御に
より、火花放電可能限界距離ｇmaxに到達するまでの時
間、すなわち火花放電の持続時間を自由に調整すること
が可能になるほか、任意のギャップ量にて火花放電対向
電極８３を停止保持させることもできる。例えば、汚れ
付着が大きかったり、温度・湿度等が高く汚れ除去が行
いにくい場合等に、ギャップ間隔を短くして火花放電の
エネルギーを集中させ、汚れ除去のパワーを増大させた
りするといった方式も可能となる。

【００５５】図１２（ａ）は、種々の動作パターンの例
を示すものであり、縦軸は形成されるギャップ量ｇを、
横軸は時間を表している。（ａ）は、まず離間位置（ｇ
＝ｇ0）から当接位置（ｇ＝０）へ火花放電対向電極８
３が移動し、次いで離間しながらギャップ量ｇが次第に
大きくなる様子を示す。ｇ＝０からギャップ量が増加し
始めてｇmaxに到達するまでの時間ｔaが火花放電の持続
時間である。（ｂ）は、初期段階にて火花放電対向電極
８３の移動速度を小さくすることにより、火花放電の持
続時間（ｔb）を大きくした例を示す（この方式は、ソ
レノイド８０を用いる場合においても、オイルダンパー
等による減速後退機構を設ければ実現可能である）。ま
た、（ｃ）は、ｇmaxに到達するまでの間に、所定のギ
ャップ値ｇsにて火花放電対向電極８３を停止保持する
期間を設けることにより、火花放電の持続時間（ｔc）
を大きくした例を示す。

【００５６】また、図１２（ｄ）は、火花放電対向電極
８３をイオン発生電極７に当接させず、初期ギャップ量
ｇ0から、ｇmax以下の放電ギャップ値ｇsに一定時間ｔd
だけ保持させる制御パターンを示すものである。例えば
図中破線で示すように、付着物の除去が行いにくい場合
には、放電ギャップ値ｇsをより小さいｇs’とすること
もできる。

【００５７】また、図１０（ｂ）に示すように、火花放
電対向電極８３を位置固定とし、イオン発生電極７を火
花放電対向電極８３に向けて接近・離間させる方式も採
用可能である。この例では、火花放電対向電極８３が固
定ベース９４に保持されるとともに、ソレノイド８０に
より進退駆動される可動ベース９５にイオン発生電極７
が取り付けられており、ソレノイド８０の付勢により可
動ベース９５とともにイオン発生電極７が火花放電対向
電極８３に向けて接近することとなる。

【００５８】次に、前述のマイクロプロセッサからなる
制御部８６は、制御プログラムにより、電気的クリーニ
ング機構７９を、イオン発生電極７のクリーニングのた
めに、予め定められたタイミングにて自動作動させるク
リーニング機構自動制御部として機能させることができ
る。このクリーニング機構自動制御部は、例えば、イオ
ン発生装置の電源投入時に電気的クリーニング機構を作
動させるものとして構成することができる。本実施形態
では、イオン発生装置の電源スイッチを入れると、制御
部８６は電源投入信号を受け、これをトリガとしてクリ
ーニング機構７９の動作プログラムをスタートさせる。
図１４（ａ）は、この場合のタイミングチャートの一例
を示すもので、イオン発生電圧の供給が開始されるとと
もに、クリーニング機構の作動回路（以下、クリーニン
グ回路ともいう）が作動して（作動状態をＨレベルにて
表している）、イオン発生電極７のクリーニングがなさ
れる。これにより、イオン発生装置１を使用する際に
は、イオン発生モードに入る前に、まずイオン発生電極
７のクリーニングが行われるので、汚れ付着によりイオ
ン発生が妨げられる不具合を確実に防止することができ
る。

【００５９】なお、図１４（ｂ）に示すように、クリー
ニング機構自動制御部は、イオン発生装置の電源投入
後、予め定められた時間（Ｔ）が経過したときに電気的
クリーニング機構７９を作動させるものとして構成する
こともできる。このようにすれば、イオン発生装置１の
作動中において定期的にイオン発生電極７のクリーニン
グがなされる形となるので、イオン発生電極７はより恒
常的に清浄な状態に維持することが可能となる。

【００６０】この場合、図１４（ｃ）に示すように、ク
リーニング機構自動制御部は、イオン発生装置の積算作
動時間が所定値（Ｔ）に達した場合に電気的クリーニン
グ機構７９を作動させるものとして構成することもでき
る。このような構成は、例えば図７に示すように、制御
部８６を構成するマイクロプロセッサのＲＡＭ８６ｃ内
に、積算作動時間計測手段として機能する積算タイマー
メモリを形成することにより、公知のタイマープログラ
ムにて容易に実現できる。なお、イオン発生装置１の主
電源がオフになっている場合でも、積算タイマーがクリ
アされないように、マイクロプロセッサの電源端子に
は、バックアップ用の電源部（本実施形態では、コンデ
ンサ８６ｅにて構成しておく）を接続しておく。また、
電気的クリーニング機構の作動により一旦クリーニング
がなされた後には、これに対応して積算作動時間の計測
値、つまり積算タイマーメモリの内容をリセットするよ
うに、制御プログラムを組んでおくことが望ましい。

【００６１】次に、本発明のイオン発生装置には、イオ
ン発生装置の配置される環境状態を反映した環境状態情
報検出部と、その環境状態情報検出部の出力情報に基づ
いて電気的クリーニング機構の作動を制御するクリーニ
ング機構作動制御部を設けることができる。イオン発生
電極７への付着物の付着状況や、その付着の強さ（ある
いは除去の難易度）は、気流源となる周囲の空気環境に
よって変化する場合がある。上記の構成によると、環境
状態情報検出部により空気環境の状態を検出し、その検
出結果に応じてイオン発生電極７のクリーニングが十分
になされるように、最適条件にて電気的クリーニング機
構の作動を制御することができるようになる。その結
果、周囲の空気環境がどのような状態であっても、常に
イオン発生電極７を清浄な状態に保つことができ、ひい
ては良好なイオン発生状態を確保することができる。

【００６２】図２２は、この場合の電気的な構成例を概
念的に示すブロック図である。マイクロプロセッサを主
体に構成されたクリーニング機構作動制御部としての制
御回路２１４に、環境状態情報検出部として公知の温度
センサ２１０、湿度センサ２１１、汚れセンサ２１２あ
るいは臭いセンサ２１３（これらの一部のみが接続され
ていてもよい）が接続されている。さらに、制御対象と
してのイオン発生ユニット２１５（イオン発生用主回路
ユニット５とイオン発生電極７とからなる）、前記した
ものと同様の構成の電気的クリーニング機構２１６及び
エアコンユニット２００が接続されている。

【００６３】制御回路２１４は、例えば温度センサ２１
０の検出する温度が高くなるほど、湿度センサ２１１の
検出する湿度が高くなるほど、イオン発生電極７のクリ
ーニングのための電気的発熱の出力（例えば火花放電の
ための電圧）や、発熱時間（火花放電の持続時間）の少
なくともいずれかを増加させることにより、汚れが除去
しにくくなる温度あるいは湿度の高い状況下において
も、イオン発生電極７のクリーニングを必要十分なレベ
ルにて行うことができるようになる。なお、温度あるい
は湿度の増加に対して、電気的発熱の出力や発熱時間は
連続的に（つまり無段階に）増加させてもよいし、基準
温度値あるいは湿度値を境に段階的に増加させるように
してもよい。

【００６４】また、臭いセンサ２１３や汚れセンサ２１
２の検出する臭いあるいは汚れのレベルが高いほど、イ
オン発生電極７のクリーニングのための電気的発熱の出
力（例えば火花放電のための電圧）や、発熱時間（火花
放電の持続時間）の少なくともいずれかを増加させるよ
うに構成することもできる。例えば上記のような機能を
エアコンユニット２００に組み込む場合、図２１（ｃ）
に示すように、汚れセンサ２１２は、フィルタＦの汚れ
を光反射等により検出する光センサにより構成すること
ができる。

【００６５】さらに、図２２に示すように、イオン発生
電極７からの発生イオン量を測定するイオン発生量測定
センサ２１７を設け、クリーニング機構自動制御部とし
ての機能も兼ねる制御回路２１４は、発生イオン量が予
め定められたレベル以下となった場合に、イオン発生電
極のクリーニングのために電気的クリーニング機構２１
６を作動させるものとすることができる。イオン発生量
測定センサ２１７としては、前述の市販のイオンカウン
タと同様の機構を有するものを使用することができる。
すなわち、イオン発生電極７への汚れの付着状況は、イ
オン発生量に最も直接的な情報として現われるので、こ
れを検出するとともに、その発生イオン量が所定値以下
となった場合にイオン発生電極７のクリーニングを行う
ようにすれば、電極７を常に清浄な状態に保つことがで
きるようになり、ひいては安定的なイオン発生状態を常
に確保することができる。

【００６６】なお、電気的クリーニング機構は、図１５
に示すように、イオン発生電極７を抵抗発熱させること
により、イオン発生電極７に付着した付着物を焼失させ
る抵抗加熱機構を含むものとして構成することもでき
る。図１５の例では、イオン発生電極７に当接する当接
位置と、該イオン発生電極７から離間した離間位置との
間で移動可能に設けられた通電部材１８３と、イオン発
生電極７に当接させた状態にて該通電部材１８３を介し
てイオン発生電極７に抵抗発熱用の電流を通電する通電
加熱電源部９７とを備えるものとして構成されている。
具体的には、棒状の通電部材１８３がソレノイド８０に
より、イオン発生電極７の先端部７ａに対して接近・離
間駆動されるようになっている。また、通電部材１８３
の基端部に通電端子８２が一体化され、ここに直流の通
電加熱電源９７が接続される。そして、通電加熱時には
通電部材１８３をイオン発生電極７に当接させ、これを
直接通電することにより、先鋭に断面縮小された先端部
７ａを選択的に発熱させて付着した汚れ等を焼き飛ばす
ようにする。

【００６７】また、昇圧部３９に使用するトランスは、
図１６に示すような巻線式のトランス２２１を用いても
よい（２２０は交流電源であり、２２２は負極性印加整
流用のダイオードである）。この構成によると、圧電ト
ランスの共鳴周波数に合わせた高周波交流が不要とな
り、商用交流（例えば５０ないし６０ＨｚのＡＣ１００
Ｖ）により直接駆動することも不可能ではなくなる。ま
た、発振部も当然省略できる。

【００６８】図１７は、本発明のイオン発生装置の変形
例を示している。このイオン発生装置１００では、ケー
ス１０２内に、イオン発生ユニット６０及び送風機９と
ともに、紫外線発生源としての公知の殺菌灯１０１が配
置されている。この実施例では、イオン発生ユニット６
０及び送風機９は図２とほぼ同じ位置関係にて縦に配置
され、ケース１０２の前面側に形成されたスリット状の
イオン放出口１０２ａから、発生した負イオンを風とと
もに放出するようにしている。また、殺菌灯１０１は、
イオン放出口１０２ａからの風及びイオンの放出を許容
する位置関係にて、例えばイオン放出口１０２ａの開口
縁に沿う形で配置されている。図１８は、その回路構成
の一例である。大半は図３の構成と共通するが、電源ユ
ニット３０へ向かう外部交流電源からの入力線に、殺菌
灯１０１とこれを作動させるための公知の安定器３２及
びグロースタータ３３とを含む殺菌灯点灯ユニット３１
が接続されている。これにより、発生する負イオンに加
えて殺菌灯１０１からの紫外線の効果が加わり、殺菌や
消臭等の効果が一層高められる。

【００６９】また、上記のイオン発生装置１，１００で
は送風機９を使用しているが、これを省略する構成とし
てもよい。また、電源側の構成は、外部交流電源を直流
化して用いる構成であったが、例えば可搬化が可能とな
るように電池式電源を用いることも可能であるし、自動
車搭載用等の場合は、図１９に示すイオン発生装置１１
０，１２０（１１０ａ，１２０ａはケースである）のよ
うに、シガレットライターソケットから受電するシュガ
ープラグ１１１を用いる構成としてもよい。一般に、シ
ガレットライターソケットは、自動車用バッテリーによ
る１２Ｖ直流電源として機能するが、この実施例では、
シュガープラグ１１１を介して受電したシガレットライ
ターソケットからの入力を、コネクタ１１２により接続
された安定化直流電源回路１１３を通して、コネクタ１
１４を介してイオン発生ユニット６０あるいは送風機９
に供給する形としている。なお、図１９（ａ）は、送風
機９を省略した構成に対応する。

【００７０】また、図２０のイオン発生装置１３０で
は、上面側にスリット状のイオン放出口１０２ａが形成
されたケース１０２内に、イオン発生ユニット６０が配
置されている。なお、イオン発生電極７の取付けの方向
は、先端がイオン放出口１０２ａ側を向くよう、図８と
比較して９０゜回転させている。そして、イオン発生ユ
ニット６０の後方側（下側）には、横長の送風ファン
（送風機）１３９が、回転軸線がスリット状のイオン放
出口１０２ａの長手方向に沿う形で配置されている。こ
れにより、イオン放出口１０２ａの長手方向において均
一な風ひいてはイオン流を発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のイオン発生装置の一例を外観にて示す
斜視図。

【図２】図１の平面断面図。

【図３】図１のイオン発生装置の、電気系統の全体構成
の一例を示す回路図。

【図４】そのイオン発生ユニットの回路構成を示すブロ
ック図。

【図５】図４の詳細構成の一例を示す回路図。

【図６】イオン発生用主回路ユニットの平面図及び裏面
側透視図。

【図７】電気的クリーニング機構の一例を示す回路図。

【図８】火花放電対向電極移動機構の一例を作用ととも
に示す側面図。

【図９】火花放電対向電極をイオン発生電極に当接させ
る場合の説明図。

【図１０】火花放電対向電極移動機構のいくつかの変形
例を示す模式図。

【図１１】火花放電対向電極をイオン発生電極に当接さ
せ後、後退させるときに火花放電させる過程を説明する
図。

【図１２】火花放電対向電極の移動に伴う火花放電用の
ギャップ量の制御パターンをいくつか例示して示す図。

【図１３】火花放電対向電極のイオン発生電極に対する
種々の駆動パターンを模式的に示す説明図。

【図１４】電気的クリーニング機構の種々の作動制御例
を示すタイミングチャート。

【図１５】通電加熱方式を用いた電気的クリーニング機
構の例を示す模式図。

【図１６】昇圧部を巻線式トランスにて構成する例を示
す図。

【図１７】本発明のイオン発生装置の変形例を模式的に
示す説明図。

【図１８】その電気系統の全体構成の一例を示す回路
図。

【図１９】自動車搭載用のイオン発生装置の回路構成例
をいくつか示す図。

【図２０】本発明のイオン発生装置の、別の変形例を模
式的に示す説明図。

【図２１】エアコンユニットにイオン発生ユニットを組
み込んだ例を、その変形例とともに示す模式図。

【図２２】種々の環境状態情報検出部の検出結果に基づ
いて、電気的クリーニング機構の作動制御を行う場合の
電気的構成例を示すブロック図。

【符号の説明】

１，１００，１１０，１２０，１３０ イオン発生装置 ２ ケース ４ イオン放出口 ５ イオン発生用主回路ユニット ５ａ 回路基板（絶縁性基板） ６ 絶縁性基板 ７ イオン発生電極 ７ａ 先端部 ８ 高圧ケーブル（リード線） ９ 送風機 ３０ 電源ユニット ３６ 入力部 ３７ 発振部 ３８ スイッチング部 ３９ 昇圧部 ４０ 変換部 ６０ イオン発生ユニット ７０ 圧電トランス ７１ 圧電セラミック素子板 ７１ａ 第一板状領域 ７１ｂ 第二板状領域 ７２，７３ 入力側電極対 ７２ａ，７３ａ 入力側端子 ７４ 出力側電極 ７４ａ 出力側端子 ７５ 金属膜電極 ７６ ダイオード（変換手段，整流手段） ７８ 火花放電対向電極移動機構 ７９ 電気的クリーニング機構 ８０ ソレノイド ８３ 火花放電対向電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−298197（ＪＰ，Ａ) 特開2000−133413（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−261477（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−162932（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−174800（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−14120（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−325548（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−70343（ＪＰ，Ａ) 特開2000−24548（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−127059（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−82841（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01T 15/00 - 23/00

Claims (31)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負極性の高電圧印加により負イオンを発
   生させるイオン発生電極と、そのイオン発生電極にイオ
   ン発生のために高電圧を印加するイオン発生用高電圧発
   生部と、前記イオン発生電極に付着する付着物を電気的
   発熱により焼失させるための電気的クリーニング機構と
   を備え、 前記電気的クリーニング機構は、前記イオン発生電極と
   対向する火花放電用の火花放電対向電極と、前記イオン
   発生電極と前記火花放電対向電極との間に 、 火花放電用
   の高電圧を印加する火花放電用高電圧発生部とを備え、
   その高電圧印加にて前記イオン発生電極と前記火花放電
   対向電極との間に発生する放電火花により、前記イオン
   発生電極に付着した付着物を焼失させるようにしたこと
   を特徴とするイオン発生装置。
2. 【請求項２】 前記イオン発生電極は先端が尖鋭に形成
   され、前記火花放電対向電極は前記イオン発生電極の先
   端部と対向する請求項１記載のイオン発生装置。
3. 【請求項３】 前記火花放電対向電極は棒状に形成さ
   れ、その棒状の火花放電対向電極の先端面又は側面が前
   記イオン発生電極の先端部と対向する請求項２記載のイ
   オン発生装置。
4. 【請求項４】 前記火花放電対向電極を前記イオン発生
   電極に対して、イオン発生電極からイオン発生させるた
   めの離間位置と、火花放電対向電極とイオン発生電極と
   の間で前記放電火花を発生させるための接近位置との間
   で少なくとも、相対的に接近・離間させる火花放電対向
   電極移動機構を備える請求項１ないし３のいずれか１項
   に記載のイオン発生装置。
5. 【請求項５】 前記イオン発生電極の先端が尖鋭に形成
   され、前記火花放電対向電極移動機構は、そのイオン発
   生電極の先端を正面から臨む向きに対して交差する方向
   に、前記火花放電対向電極を相対的に接近・離間させる
   ものである請求項４記載のイオン発生装置。
6. 【請求項６】 前記イオン発生電極の位置が固定とさ
   れ、前記火花放電対向電極移動機構は前記火花放電対向
   電極を移動させるものである請求項４又は ５に記載のイ
   オン発生装置。
7. 【請求項７】 前記イオン発生用高電圧発生部が前記火
   花放電用高電圧発生部に兼用されている請求項１ないし
   ６のいずれか１項に記載のイオン発生装置。
8. 【請求項８】 前記イオン発生用高電圧発生部は、出力
   側が前記イオン発生電極に接続される昇圧トランスを含
   んで構成されている請求項７に記載のイオン発生装置。
9. 【請求項９】 負極性の高電圧印加により負イオンを発
   生させるイオン発生電極と、そのイオン発生電極にイオ
   ン発生のために高電圧を印加するイオン発生用高電圧発
   生部と、前記イオン発生電極に付着する付着物を電気的
   発熱により焼失させるための電気的クリーニング機構と
   を備え、 前記電気的クリーニング機構は、前記イオン発生電極を
   抵抗発熱させることにより、前記イオン発生電極に付着
   した付着物を焼失させる抵抗加熱機構を含み、前記抵抗
   加熱機構は 、 前記イオン発生電極に当接する当接位置
   と、該イオン発生電極から離間した離間位置との間で移
   動可能に設けられた通電部材と、前記イオン発生電極に
   当接させた状態にて該通電部材を介して前記イオン発生
   電極に抵抗発熱用の電流を通電する通電加熱電源部とを
   備えることを特徴とするイオン発生装置。
10. 【請求項１０】 前記イオン発生装置の配置される環境
    状態を反映した環境状態情報検出部と、その環境状態情
    報検出部の出力情報に基づいて前記電気的クリーニング
    機構の作動を制御するクリーニング機構作動制御部とを
    備えた請求項１ないし９のいずれか１項に記載のイオン
    発生装置。
11. 【請求項１１】 前記環境状態情報検出部は温度センサ
    を含み、前記クリーニング機構作動制御部は、その温度
    センサの検出する温度が高くなるほど、前記電気的発熱
    の出力及び発熱時間の少なくともいずれかを段階的又は
    無段階に増加させるものである請求項１０記載のイオン
    発生装置。
12. 【請求項１２】 前記環境状態情報検出部は湿度センサ
    を含み、前記クリーニング機構作動制御部は、その湿度
    センサの検出する湿度が高くなるほど、前記電気的発熱
    の出力及び発熱時間の少なくともいずれかを段階的又は
    無段階に増加させるものである請求項１０又は１１に記
    載のイオン発生装置。
13. 【請求項１３】 負極性の高電圧印加により負イオンを
    発生させるイオン発生電極と、そのイオン発生電極にイ
    オン発生のために高電圧を印加するイオン発生用高電圧
    発生部と、前記イオン発生電極に付着する付着物を電気
    的発熱により焼失させるための電気的クリーニング機構
    と、 前記イオン発生装置の配置される環境状態を反映した環
    境状態情報検出部と、その環境状態情報検出部の出力情
    報に基づいて前記電気的クリーニング機構の作動を制御
    するクリーニング機構作動制御部とを備え、 前記環境状態情報検出部は温度センサを含み、前記クリ
    ーニング機構作動制御部は、その温度センサの検出する
    温度が高くなるほど、前記電気的発熱の出力及び発熱時
    間の少なくともいずれかを段階的又は無段階に増加させ
    ることを特徴とするイオン発生装置。
14. 【請求項１４】 負極性の高電圧印加により負イオンを
    発生させるイオン発生電極と、そのイオン発生電極にイ
    オン発生のために高電圧を印加するイオン発生用高電圧
    発生部と、前記イオン発生電極に付着する付着物を電気
    的発熱により焼失させるための電気的クリーニング機構
    と、 前記イオン発生装置の配置される環境状態を反映した環
    境状態情報検出部と、その環境状態情報検出部の出力情
    報に基づいて前記電気的クリーニング機構の作動を制御
    するクリーニング機構作動制御部とを備え、 前記環境状態情報検出部は湿度センサを含み、前記クリ
    ーニング機構作動制御部は、その湿度センサの検出する
    湿度が高くなるほど、前記電気的発熱の出力及び発熱時
    間の少なくともいずれかを段階的又は無段階に増加させ
    ることを特徴とするイオン発生装置。
15. 【請求項１５】 前記電気的クリーニング機構は、前記
    イオン発生電極を抵抗発熱させることにより、前記イオ
    ン発生電極に付着した付着物を焼失させる抵抗加熱機構
    を含む請求項１３または１４に記載のイオン発生装置。
16. 【請求項１６】 前記イオン発生電極は先端が尖鋭に形
    成され、前記電気的クリーニング機構は、該イオン発生
    電極の先端部に付着した付着物を焼失させるものである
    請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のイオン発生
    装置。
17. 【請求項１７】 前記電気的クリーニング機構を、前記
    イオン発生電極のクリーニングのために、予め定められ
    たタイミングにて自動作動させるクリーニング機構自動
    制御部を備える請求項１ないし９のいずれか１項に記載
    のイオン発生装置。
18. 【請求項１８】 前記クリーニング機構自動制御部は、
    イオン発生装置の電源投入時に前記電気的クリーニング
    機構を作動させるものである請求項１７記載のイオン発
    生装置。
19. 【請求項１９】 前記クリーニング機構自動制御部は、
    前記イオン発生装置の電源投入後、予め定められた時間
    が経過したときに前記電気的クリーニング機構を作動さ
    せるものである請求項１７または１８に記載のイオン発
    生装置。
20. 【請求項２０】 前記クリーニング機構自動制御部は、
    前記イオン発生装置の積算作動時間が所定値に達した場
    合に前記電気的クリーニング機構を作動させるものであ
    る請求項１７ないし１９のいずれか１項に記載のイオン
    発生装置。
21. 【請求項２１】 前記イオン発生装置の積算作動時間を
    計測する積算作動時間計測手段と、前記電気的クリーニ
    ング機構の作動に対応して前記積算作動時間の計測値を
    リセットするリセット手段とを備える請求項２０記載の
    イオン発生装置。
22. 【請求項２２】 前記イオン発生電極からの発生イオン
    量を測定するイオン発生量測定センサを含み、前記クリ
    ーニング機構自動制御部は、測定される発生イオン量が
    予め定められたレベル以下となった場合に、前記イオン
    発生電極のクリーニングのために前記電気的クリーニン
    グ機構を作動させるものである請求項１７ないし２１の
    いずれか１項に記載のイオン発生装置。
23. 【請求項２３】 前記イオン発生電極がイオン放出口を
    有する筐体内に配置される一方、前記イオン発生電極を
    経て前記イオン放出口へ向かう気流を発生させる送風機
    を設けた請求項１ないし２２のいずれか１項に記載のイ
    オン発生装置。
24. 【請求項２４】 前記気流を、冷凍サイクル機構を用い
    て冷却又は加熱することにより空調済み気流となす空調
    機構を備え、前記イオン放出口はその空調済み気流の吹
    き出し口に兼用されている請求項２３記載のイオン発生
    装置。
25. 【請求項２５】 前記筐体内に前記イオン発生電極が複
    数個配置されている請求項２３または２４に記載のイオ
    ン発生装置。
26. 【請求項２６】 前記イオン発生用高電圧発生部が、圧
    電セラミック素子板に入力側端子と出力側端子とが形成
    され、その入力側端子からの一次側交流入力電圧を、前
    記圧電セラミック素子板の機械振動を介して前記一次側
    交流電圧よりも高圧の二次側交流電圧に変換し、前記出
    力側端子から前記イオン放出電極に向けて出力する圧電
    トランスを含んで構成される一方、 前記イオン発生電極への電圧印加極性が負の側に優位と
    なるように、前記圧電トランスの二次側交流出力を変換
    する変換手段が設けられている請求項１ないし２５のい
    ずれか１項に記載のイオン発生装置。
27. 【請求項２７】 前記イオン発生電極の電極先端から前
    方側に、１ｍ離間した位置において測定される１ｃｍ^３
    当りの負イオン発生量が１０万個以上であり、かつオゾ
    ン発生量が０．１ｐｐｍ以下である請求項２６記載のイ
    オン発生装置。
28. 【請求項２８】 前記オゾン発生量が０．０１ｐｐｍ以
    上０．０４ｐｐｍ以下である請求項２７記載のイオン発
    生装置。
29. 【請求項２９】 前記圧電セラミック素子板は、ジルコ
    ン酸チタン酸鉛系ペロブスカイト型圧電セラミックにて
    構成されるとともに、前記一次側交流入力の周波数は、
    ４０〜３００ｋＨｚの範囲に設定され、前記圧電セラミ
    ック素子板の前記一次側交流入力の電圧レベルは１５〜
    ４０Ｖであり、前記イオン発生電極への印加電圧レベル
    は５００〜２０００Ｖである請求項２６ないし２８のい
    ずれか１項に記載のイオン発生装置。
30. 【請求項３０】 前記一次側交流入力に対応した周波数
    にて発振する発振回路と、その発振回路からの波形信号
    を受けて、所定レベルの直流入力を該発振の周波数にて
    高速スイッチングするスイッチング回路とを含む一次側
    交流入力波形生成回路が設けられており、 前記圧電トランスの二次側交流出力を前記発振回路に帰
    還させるための経路上に帰還キャパシタンスが設けられ
    ている請求項２６ないし２９のいずれか１項に 記載のイ
    オン発生装置。
31. 【請求項３１】 前記絶縁性基板に圧電トランスが、圧
    電セラミック素子板と基板面とが互いに略平行となるよ
    うに組みつけられる一方、前記絶縁性基板の裏面側にお
    いて前記圧電セラミック素子板に対応する領域が金属膜
    電極にて覆われており、該金属膜電極と前記圧電セラミ
    ック素子板とが、前記絶縁性基板の両者の間に位置する
    部分とともに前記帰還キャパシタンスを構成している請
    求項３０記載のイオン発生装置。