JP4411356B1 - イオン検出装置及びそれを備えたイオン発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度にイオンを検出することが可能なイオン検出装置及びイオン発生装置を提供する。
【解決手段】回路基板上に形成した略矩形の捕集電極６６を包囲するコの字状の保護電極６９を、インピーダンス変換器を形成する演算増幅器ＩＣ１の出力端子に接続して捕集電極６６の電位と略同電位とし、保護電極６９が長手方向の一辺に有する欠落部を、マイナスのイオンを検出されるべき空気が通流する方向に向ける。また、捕集電極６６を抵抗Ｒ４でＤＣ５Ｖにプルアップし、捕集電極６６から保護抵抗Ｒ１を経て非反転入力６８に至る導体パターンを、保護電極６９の導体パターンで包囲する。
【選択図】図６

Description

本発明は、空気中のイオンを検出するイオン検出装置、及び該イオン検出装置を備えるイオン発生装置に関する。

近年、空気中の水分子を正（プラス）及び／又は負（マイナス）のイオンで帯電させることにより、居住空間内の空気を清浄化する技術が盛んに用いられている。例えば、空気清浄機をはじめとするイオン発生装置では、内部の通風路の途中に正及び負のイオンを発生させるイオン発生器を配設し、発生させたイオンを空気と共に外部の空間へ放出するようにしている。

清浄空気中の水分子を帯電させているイオンは、居住空間において浮遊粒子を不活性化させ、浮遊細菌を死滅させると共に臭気成分を変性させるため、居住空間全体の空気が清浄化される。

標準的なイオン発生器は、針電極と対向電極との間、又は放電電極と誘電電極との間に高電圧交流の駆動電圧を印加することにより、コロナ放電を発生させて正及び負のイオンを発生させる。

一方、イオン発生器の稼動が長期にわたることで、コロナ放電に伴うスパッタ蒸発によって放電電極が損耗した場合、又は化学物質、塵埃等の異物が放電電極に累積的に付着した場合、イオンの発生量が減少することが避けられない。この場合、イオン発生器の保守が必要であることを使用者に報知するため、空気中のイオンを検出する必要がある。

これに対し、例えば特許文献１では、空気中のイオンを集電する電極を備えてイオンを検出するイオンセンサが開示されている。
特開２００４−３８８５号公報

しかしながら、従来のイオンセンサ又はイオン検出装置では、空気中のイオンを集電又は捕集する電極を保持する部材の絶縁度がイオンを検出する精度に大きな影響を与えるため、埃等の汚れが付着した場合又はイオンを検出されるべき空気が高湿度の場合に、前記部材の絶縁度が低下してイオンの検出が不正確になるという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、埃等の汚れ又は湿度の影響を受けることを抑止して高精度にイオンを検出することが可能なイオン検出装置及びイオン発生装置を提供することにある。

本発明に係るイオン検出装置は、空気中のイオンを捕集する捕集電極の電位を計測する計測部を有し、該計測部が計測した電位に基づいてイオンを検出するイオン検出装置において、前記捕集電極はインピーダンス変換器の非反転入力端子に接続されると共に、前記捕集電極を囲繞しており、前記捕集電極の電位と略同電位となるように前記インピーダンス変換器の出力端子に接続された保護電極を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、保護電極が捕集電極を囲繞するようにしてあるため、捕集電極に捕集されたイオンが有する電荷が、埃等の汚れ又は周囲の空気中の湿気によって絶縁度が低下した部分を伝導し、保護電極の包囲の外側に移動することを抑止する。
そして、本発明にあっては、保護電極を計測部のインピーダンス変換器の出力端子に接続して捕集電極の電位と略同電位としてあるため、捕集電極に捕集されたイオンが有する電荷が、保護電極の包囲の内側を伝導して保護電極に移動することを抑止する。

本発明に係るイオン検出装置は、前記保護電極は、イオンを検出されるべき空気が前記捕集電極へ通流する部分に電極の欠落部を有することを特徴とする。

本発明にあっては、保護電極の一部に欠落部を有するため、該欠落部を、イオンを検出されるべき空気が通流する方向に向けたときは、検出されるべきでない空気中のイオンが、捕集電極に捕集されることを抑止しつつ、検出されるべきイオンが、保護電極に捕集されることを抑止する。従って、目的とするイオンを検出する精度が向上する。

本発明に係るイオン検出装置は、前記計測部は、前記捕集電極及び前記インピーダンス変換器の間に接続された回路素子を有し、前記保護電極は、前記回路素子の両端子を囲繞してあることを特徴とする。

本発明にあっては、捕集電極及びインピーダンス変換器の間に、回路素子、例えばインピーダンス変換器を保護するための抵抗を有し、保護電極が、前記回路素子の両端子と、該両端子に接続されている部分とを囲繞する。
これにより、静電気等による高電圧がインピーダンス変換器に直接印加されることを防止する。また、捕集電極からインピーダンス変換器に至る部分が保護電極で包囲されるため、捕集電極に捕集されたイオンが有する電荷が、前記部分から保護電極の包囲の外側に移動することを抑止する。

本発明に係るイオン検出装置は、前記計測部は、前記捕集電極をプラスの所定電位にプルアップする抵抗を有しており、マイナスのイオンを捕集する捕集電極の電位を計測するようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、捕集電極をプラスの所定電位に抵抗でプルアップしてあるため、捕集電極がマイナスのイオンを捕集した場合に捕集電極の電位が有意に低下する。
これにより、マイナスのイオンが検出される。従って、例えば、電極にシリコン等の異物が付着して発生量が低下し易いマイナスのイオン発生部について、イオンの発生量の異常を検出することができる。

本発明に係るイオン検出装置は、前記計測部が一面に配されている回路基板を備え、前記捕集電極は、前記回路基板の他面に配してあり、前記保護電極は、前記計測部を囲繞するように構成してあることを特徴とする。

本発明にあっては、回路基板の一面に計測部を、他面に捕集電極を配し、保護電極が計測部を囲繞するため、捕集電極及び計測部が最短で接続されて、電荷の不要な移動が抑制されると共にイオン検出装置全体が小型化される。また、捕集電極に捕集されたイオンが有する電荷が、回路基板の周縁部を越えて計測部に移動することを抑止する。

本発明に係るイオン発生装置は、本発明に係るイオン検出装置と、イオンを発生させるイオン発生器と、前記イオン検出装置がイオンを検出した結果に基づいて警告を発する手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、イオン発生器が発生させたイオンをイオン検出装置が検出した結果に基づいて、使用者に警告を発する。
これにより、イオンの発生量が低下した場合に使用者へ報知し、イオン発生部の清掃又はイオン発生器の交換を促す。

本発明に係るイオン発生装置は、前記捕集電極は、前記イオン発生器に近接させて配設してあり、前記イオン発生器は、昇圧変圧器を有し、該昇圧変圧器から漏洩する磁束が前記捕集電極と鎖交する割合が抑制される方向に向けてあることを特徴とする。

本発明にあっては、捕集電極をイオン発生器に近接させて配設してあるため、イオンが高感度に検出される。
また、イオン発生器を、イオンを発生させる高電圧を得るための昇圧変圧器から漏洩する磁束が、捕集電極と最小限に鎖交する方向に向けてあり、捕集電極に生じる誘導電流が前記磁束を打ち消すことを抑止しているため、前記高電圧が安定化される。

本発明に係るイオン発生装置は、前記イオン検出装置は、前記昇圧変圧器から漏洩する磁束が前記保護電極に囲繞された部分と鎖交する割合が抑制される方向に向けてあることを特徴とする。

本発明にあっては、イオン検出装置を、イオン発生器の昇圧変圧器から漏洩する磁束が、保護電極に包囲された部分と最小限に鎖交する方向に向けてあり、保護電極に生じる誘導電流が前記磁束を打ち消すことを抑止しているため、前記高電圧が安定化される。

本発明によれば、保護電極が捕集電極を囲繞しているため、捕集電極に捕集されたイオンが有する電荷が、埃等の汚れ又は周囲の空気中の湿気によって絶縁度が低下した部分を伝導し、保護電極の包囲の外側に移動することが抑止される。従って、高精度にイオンを検出することが可能となる。

以下、本発明に係るイオン検出装置をイオン発生装置に適用した実施の形態について詳述する。図１は本発明に係るイオン発生装置の構成を示す縦断正面図、図２はイオン発生装置の構成を示す縦断側面図、図３はイオン発生器６ａの構成を示す縦断側面図である。他のイオン発生器６ｂ，６ｃ，６ｄの構成については、イオン発生器６ａと同様である。

図中１はハウジングであり、ハウジング１は、下部に吸込口１１，１１を夫々有して離隔し対向する両側壁１ａ，１ｂ、及び中央部に二つの嵌合孔１２，１２を有する天壁１ｃを備える。ハウジング１内の下部には、回転軸方向の両側に出力軸２１，２１を有するモータ２が配され、該モータ２の出力軸２１，２１の夫々には、二つのケーシング４，４に回転自在に収容された二つの羽根車３，３が装着されている。

羽根車３，３の上方には、夫々の回転により発生する気流を個別に上方へ通流させる筒部としての二つのダクト５，５が夫々配設されている。ダクト５，５の夫々は、二つのイオン発生部６１，６２を夫々有するイオン発生器６ａ，６ｃ、６ｂ，６ｄを下部に有し、嵌合孔１２，１２に取外しを可能に配置された風向体７，７を備える。イオン発生器６ａ，６ｂの上方には、発生したイオンを捕集する捕集電極６６及び該捕集電極６６の電位を計測する計測部６７が配されている。尚、モータ２と、羽根車３，３と、ケーシング４，４とが送風機を構成する。

ハウジング１は、更に、平面視矩形をなす底壁１ｄと、該底壁１ｄの前後の二辺に連なる前壁１ｅ及び後壁１ｆとを備え、略直方体をなしている。両側壁１ａ，１ｂ下部の吸込口１１，１１には、羽根車３，３が吸込口１１，１１から吸込む空気を通過させ、該空気中の異物を除去して清浄空気にするフィルタ８，８が取り付けられている。天壁１ｃの嵌合孔１２，１２はその長手方向が前後となる長方形をなし、前側の内面が鉛直に対して前方へ傾斜し、後側の内面が鉛直に対して後方へ傾斜している。また、ハウジング１は上下方向の途中で上分体と下分体とに分断され、下分体にケーシング４，４が装着され、上分体にダクト５，５が装着されている。

羽根車３，３は、外縁に対し回転中心側が回転方向へ変位する複数の羽根３ａを有する多翼羽根車、換言すると円筒形状をなすシロッコファンであり、一端に軸受板を有し、該軸受板の中心に開設されている軸孔にモータ２の出力軸２１，２１が取り付けられ、他端の開口から中心部の空洞へ吸込んだ空気を外周部の羽根３ａ間から放出するように構成されている。

ケーシング４，４は、羽根車３，３の回転により発生する気流を羽根車３，３の回転方向へ誘導し、気流の速度を増すための円弧形誘導壁４１，４１、及び該円弧形誘導壁４１，４１の一部から円弧形誘導壁４１，４１の接線方向の一方へ上向きに開放された吹出口４２，４２を有する。吹出口４２，４２は円弧形誘導壁４１，４１の一部から円弧形誘導壁４１，４１の接線方向の一方へ、且つ鉛直に対して斜め方向へ突出する角筒形状をなしている。

また、ケーシング４，４は、深皿形をなし、円弧形誘導壁４１，４１及び吹出口４２，４２用の開放部を有するケーシング本体４ａ，４ａと、羽根車３，３の前記開口と対応する箇所が開放されており、ケーシング本体４ａ，４ａの開放側を閉塞する蓋板４ｂ，４ｂとを備え、ケーシング本体４ａ，４ａ夫々の対向側が仕切り用の連結壁４３にて一体に連結されている。また、蓋板４ｂ，４ｂの開放部とフィルタ８，８との間に、複数の通気孔を有する通気板９，９が設けられている。

連結壁４３のモータ２と対応する箇所は一方のケーシング本体４ａ側へ窪む凹所を有し、該凹所の縁部に深皿状の支持板４４が取り付けられ、凹所及び支持板４４の中央部間にゴム板４５，４５を介してモータ２を挾着保持し、凹所及び支持板４４の中央部に開設されている軸孔に出力軸２１，２１が挿通され、出力軸２１，２１に羽根車３，３を取り付けてある。また、連結壁４３の上端はケーシング４，４よりも上方へ延出されている。

ダクト５，５は、その下端が吹出口４２，４２に連なり、その上端が嵌合孔１２，１２に連なり、上下方向の途中が絞られている角筒形の筒部からなる。また、ダクト５，５は、吹出口４２，４２から円弧形誘導面４１，４１の接線方向の一方に沿って配された前壁５ａ，５ａ、及び吹出口４２，４２からほぼ鉛直に配された後壁５ｂ，５ｂを有する。前壁５ａ，５ａ及び後壁５ｂ，５ｂには、ほぼ鉛直に配された二つの側壁５ｃ，５ｃ、５ｄ，５ｄが連なっており、吹出口４２，４２から吹き出された空気を、前壁５ａ，５ａ及び側壁５ｃ，５ｃ、５ｄ，５ｄに沿って層流とし、鉛直に沿わせて通流させるように構成されている。

前壁５ａ，５ａにはイオン発生部６１，６２に対応する貫通孔が開設されており、該貫通孔にイオン発生器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが嵌込みにより取り付けられ、後壁５ｂ，５ｂにはモータ２、イオン発生器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、計測部６７及び電源線に接続されている回路基板１０と、該回路基板１０を被覆するカバー２０とが取り付けられている。

また、ダクト５，５は上下方向の途中でダクト上分体５１とダクト下分体５２とに分断されている。ダクト下分体５２は角筒形をなし、横方向の中央が連結壁４３にて仕切られている。ダクト上分体５１は、横方向に離隔して並置される角筒部５１ａ，５１ａの下部が連結部５１ｂにて一体に連なっており、連結部５１ｂ及び連結壁４３にて仕切られている。また、ダクト上分体５１の上端には、外部から指等の異物が挿入されるのを防ぐための防護網３０，３０を配してある。

風向体７，７は、前後方向の断面形状が逆台形をなす角枠部７１，７１、及び該角枠部７１，７１内に前後方向へ離隔して並置され、鉛直に対して前後方向一方へ傾斜する複数の風向板７２，７２を有し、等形状に形成されている。角枠部７１，７１の前後の壁は鉛直に対して前後方向へ傾斜している。

イオン発生器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの夫々は、略直方体のケース６０に収納されており、羽根車３，３の回転により発生する空気の通流方向と略直交する方向へ離隔した二つのイオン発生部６１，６２を備える。イオン発生部６１，６２の夫々は、電極基板６３に配されており、尖鋭状をなす放電電極６１ａ，６２ａ、及び該放電電極６１ａ，６２ａを囲繞する誘導電極６１ｂ，６２ｂを有し、高電圧を印加された放電電極６１ａ，６２ａがコロナ放電を発生する。これにより、一方のイオン発生部６１がプラスのイオンを、他方のイオン発生部６２がマイナスのイオンを夫々発生させるように構成されている。

電極基板６３には、トランジスタ、抵抗等の回路素子が配された回路基板６４が対向しており、該回路基板６４は、マイナスのイオン発生部６２と対向する側に、前記高電圧を発生させる昇圧トランス６５を有している。昇圧トランス６５の巻線の巻方向は、該巻線から漏洩する磁束が、イオン発生部６２の近傍においてイオン発生部６１，６２の並設方向と略平行になるようにしてある（図３に破線で示す）。電極基板６３と回路基板６４との間、及び昇圧トランス６５の周囲には、合成樹脂を充填してある。

イオン発生器６ａ，６ｂ、及びイオン発生器６ｃ，６ｄの夫々２つは、マイナスのイオン発生部６２同士を向かい合わせ、前記通流方向と略直交する方向に隣り合わせて組をなすようにしてあり、夫々の組を、前記通流方向に離隔して並置してある。イオン発生器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ夫々のイオン発生部６１，６２は、前記貫通孔からダクト５，５内に臨んでいる。

捕集電極６６は、イオンを捕集する略矩形の板状電極からなり、イオン発生器６ａ，６ｂ夫々のイオン発生部６２，６２が発生させたマイナスのイオンを重点的に検出するために、イオン発生部６２，６２の直近に配して電極面をダクト５，５内に露出させてある。そして、捕集電極６６の電極面は、イオン発生器６ａ，６ｂが隣り合う方向（即ちイオン発生部６１，６２の並設方向）と略平行となるようにしてある。これにより、昇圧トランス６５，６５から漏洩する磁束がイオン発生部６２，６２と対向する部分において捕集電極６６の電極面と略平行となるため、捕集電極６６と最小限に鎖交することになる。

上述のとおり構成されたイオン発生装置は、居住室内に据えられる。送風機のモータ２の駆動により、羽根車３，３が回転し、室内の空気が両側の吸込口１１，１１から二つのケーシング４，４内へ吸込まれ、吸込まれた空気中の塵埃等の異物はフィルタ８，８により除去される。この際、ケーシング４，４内に吸込まれた空気は、羽根車３，３周りの円弧形誘導壁４２，４２により層流となり、この層流の空気が円弧形誘導壁４１，４１に沿って吹出口４２，４２へ通流し、該吹出口４２，４２からダクト５，５内へ吹き出される。

図４は、イオン検出装置及びイオン発生装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。制御系の中枢となるのはＣＰＵ８１であり、ＣＰＵ８１は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ８２、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ８３、及び時間を計時するためのタイマ８４と互いにバス接続されている。ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２に予め格納されている制御プログラムに従って入出力、演算等の処理を実行する。

ＣＰＵ８１には、更に、イオン発生装置の風量を変更する操作を受け付けるための操作部８５と、警告、運転状態等の情報を表示するＬＥＤからなる表示部８６と、羽根車３，３が装着されたモータ２を駆動するための送風機駆動回路８７と、捕集電極６６の電位を計測する計測部６７が計測したアナログの電圧をデジタルの電圧に変換して取り込むためのＡ／Ｄ変換回路８９とがバス接続されている。尚、捕集電極６６、計測部６７、Ａ／Ｄ変換回路８９、ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、及びタイマ８４がイオン検出装置を構成する。

ＣＰＵ８１にバス接続された出力インタフェース８８，８８，８８，８８夫々の出力側は、イオン発生器駆動回路９１，９１，９１，９１の制御入力ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４に接続されている。イオン発生器駆動回路９１，９１，９１，９１夫々の出力の一端は、陰極がイオン発生器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ夫々の接地入力Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４、及び接地電位に接続された１２Ｖの直流電源Ｅ１の陽極に接続されており、他端は、イオン発生器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの電源入力Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４に接続されている。

上述した構成において、タイマ８４が所定時間を計時する都度、ＣＰＵ８１が、出力インタフェース８８，８８，８８，８８を介して、イオン発生器駆動回路９１，９１，９１，９１の制御入力ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４のオン／オフを反転させる。これにより、イオン発生器駆動回路９１，９１，９１，９１の夫々が、イオン発生器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの電源入力Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４と、直流電源Ｅ１の陽極との接続を所定時間毎に接／断する。

図５は、出力インタフェース８８，８８，８８，８８の夫々から制御入力ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４へ入力される駆動信号のタイミングチャートである。制御信号ＰＣ１，ＰＣ２に入力される駆動信号は、デューティ５０％で交互に１秒オン／１秒オフを繰り返し、制御入力ＰＣ１，ＰＣ４、及び制御入力ＰＣ２，ＰＣ３の夫々２つに入力される駆動信号は、同位相でオン／オフを繰り返すようにしてある。これにより、イオン発生器駆動回路９１，９１、９１，９１の夫々は、イオン発生器６ａ，６ｄ、６ｂ，６ｃへの電源供給を１秒おきに交互に接／断する。従ってイオン発生器６ａ，６ｄと、イオン発生器６ｂ，６ｃとが１秒おきに交互に駆動される。

図６は、イオン検出装置の制御系を除く構成を示す回路図である。イオン検出装置は、後述する回路基板の部品側（表面）及び検出側（裏面）に夫々配された計測部６７及び捕集電極６６を備える。
計測部６７は、捕集電極６６を５Ｖの直流電源にプルアップする抵抗Ｒ４を有し、抵抗Ｒ４の両端子は、コンデンサＣ１と並列接続されている。捕集電極６６は、計測部６７の保護抵抗Ｒ１を介して、反転入力及び出力の間に抵抗Ｒ２が接続された演算増幅器ＩＣ１の非反転入力６８に接続されている。

演算増幅器ＩＣ１の出力は、接地電位に接続されたコンデンサＣ２及びＣ４の夫々と直列接続された抵抗Ｒ３及びＲ５に接続されている。コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ３の接続点は、保護電極６９に接続されており、コンデンサＣ４及び抵抗Ｒ５の接続点は、コネクタＣＮ５の出力端子に接続されている。コネクタＣＮ５は、イオン検出装置が計測した電位をＡ／Ｄ変換回路８９に与えるためのものである。保護電極６９は、捕集電極６６の一部を除く周囲を包囲すると共に、保護抵抗Ｒ１及び該保護抵抗Ｒ１の両端子に夫々接続された部分を包囲するようにしてある。

上述した回路において、捕集電極６６にマイナスのイオンが捕集された場合、マイナスのイオンが有する負の電荷が、捕集電極６６と接続されたコンデンサＣ１を充電するため、コンデンサＣ１及び保護抵抗Ｒ１の接続点の電位が低下し、低下した電位が、保護抵抗Ｒ１を介して演算増幅器ＩＣ１の非反転入力６８に与えられる。一方、演算増幅器ＩＣ１は、出力が反転入力に帰還されて増幅度１のインピーダンス変換器を形成しており、前記出力の電位は、非反転入力６８に与えられた電位と同電位となる。この電位は、接地電位に対するアナログの電圧値として、抵抗Ｒ５を介しコネクタＣＮ５の出力端子から出力される。

また、演算増幅器ＩＣ１の出力インピーダンスは、抵抗Ｒ３の抵抗値に比して十分小さい値となっており、保護電極６９は、捕集電極６６をプルアップする抵抗Ｒ４（１ＧΩ）の１／１０万の抵抗値を有する抵抗Ｒ３（１０ｋΩ）を介して捕集電極６６と同電位に保たれることになる。従って、捕集電極６６に捕集されたイオンが有する電荷は、捕集電極６６から演算増幅器ＩＣ１に至る間に回路基板の表面を伝導して保護電極６９の包囲の外側に移動することが抑止される。
尚、保護抵抗Ｒ１は、抵抗に限定されるものではなく、例えば保護以外の目的で、抵抗、コイル等の回路素子の直並列回路を有するようにしてもよい。

図７は、イオン検出装置の回路基板の導体パターンを示す平面図である。図７（ａ）は、回路素子が実装される表面の導体パターンを示し、図７（ｂ）は、捕集電極６６及び保護電極６９が形成された裏面の導体パターンを示す。捕集電極６６は、スルーホール６６ａ，６６ｂにより、表面の導体パターンと電気的に接続されており、前記導体パターンには、保護抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ４及びコンデンサＣ１夫々の一端子が取着されるようになっている。

裏面の捕集電極６６を包囲する保護電極６９は、略矩形の回路基板の長手方向の一辺に欠落部を有して平面視略コの字状をなしており、スルーホール６９ａ，６９ｂによって、表面の回路素子の周囲を包囲する保護電極６９と電気的に接続されている。表面の保護電極６９は、また、前記導体パターンと、保護抵抗Ｒ１及び非反転入力６８を接続する導体パターンとを包囲している。
上述した導体パターン及び保護抵抗Ｒ１を包囲する保護電極６９がなす平面は、捕集電極６６がなす平面と略平行であるため、昇圧トランス６５から漏洩する磁束が前記保護電極６９と最小限に鎖交することになる。

図８は、イオン発生器６ａ（又は６ｂ，６ｃ，６ｄ）の放電回数に対するマイナスのイオン濃度を示すグラフである。図中横軸は単位時間当たりの放電回数（回／秒）であり、縦軸は、イオンが空気と共に放出される風向体７の上面から２５ｃｍ上方に離隔された位置におけるマイナスのイオン濃度（万個／ｃｍ³ ）を表す。標準の放電回数である４８０回／秒のときのイオン濃度は、約１８０万個／ｃｍ³ であり、放電回数を例えば３５回としたときのイオン濃度は、１８０万個／ｃｍ³ の１／２を少し超える程度の値が確保される。ここでは、仮に上記３５回を、イオンありと検出されるべきイオン濃度の下限値に対応する放電回数と設定する。

図９は、イオン発生器６ａ（又は６ｂ，６ｃ，６ｄ）の放電回数に対し、イオン検出装置が放電の前後で計測した電位の変化量を示すグラフである。図中横軸は単位時間当たりの放電回数（回／秒）であり、縦軸は、コネクタＣＮ５の出力端子の電位変化量（Ｖ）を表す。また、破線は、周囲温度／湿度が２６℃／４８％のときの電位変化量であり、実線は、４０℃／９０％のときの電位変化量である。

図９のグラフの横軸に、図８で仮に設定した放電回数（３５回）をとった場合、周囲温度／湿度が２６℃／４８％及び４０℃／９０％のときの電位変化量は、夫々３．３Ｖ及び０．８Ｖと読み取れる。ここで、上述した４０℃／９０％が、イオンを検出すべき環境のワーストケースであるとし、電位変化量が前記０．８Ｖを更に４割程度下回る０．５Ｖに減少するまで、イオンありと検出するものとする。

図１０は、イオン発生器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを駆動させるＣＰＵ８１の処理手順を示すフローチャートである。以下の処理は、ＲＯＭ８２に予め格納されている制御プログラムに従って随時実行され、処理が終了する都度、再び実行されるようにしてある。
尚、オン／オフのフェーズを示すＦＬＧ１の内容は、ＲＡＭ８３に記憶されるものとする。

ＣＰＵ８１は、タイマ８４に１秒の計時を開始させる（ステップＳ１１）。尚、計時させる時間は１秒に限定されるものではなく、例えば０．５秒、１．５秒等の時間であってもよい。その後、ＣＰＵ８１は、タイマ８４が計時を終了したか否かを判定する（ステップＳ１２）。計時を終了していないと判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ８１は、タイマ８４が計時を終了するまで待機する。計時を終了したと判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８１は、ＦＬＧ１がセットされているか否かを判定する（ステップＳ１３）。

ＦＬＧ１がセットされていると判定した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８１は、ＦＬＧ１をクリアして（ステップＳ１４）反転させる。その後、ＣＰＵ８１は、一の出力インタフェース８８の出力をオフさせてイオン発生器駆動回路９１の制御入力ＰＣ１をオフさせる（ステップＳ１５）。同様に、ＣＰＵ８１は、制御入力ＰＣ２をオンさせ（ステップＳ１６）、制御入力ＰＣ３をオンさせる（ステップＳ１７）と共に、制御入力ＰＣ４をオフさせて（ステップＳ１８）処理を終了する。

ステップＳ１３でＦＬＧ１がセットされていないと判定した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ８１は、ＦＬＧ１をセットする（ステップＳ１９）。その後、ＣＰＵ８１は、一の出力インタフェース８８の出力をオンさせてイオン発生器駆動回路９１の制御入力ＰＣ１をオンさせる（ステップＳ２０）。同様に、ＣＰＵ８１は、制御入力ＰＣ２をオフさせ（ステップＳ２１）、制御入力ＰＣ３をオフさせる（ステップＳ２２）と共に、制御入力ＰＣ４をオンさせて（ステップＳ２３）処理を終了する。

図１１は、マイナスのイオンを検出した結果に基づいて警告を発するＣＰＵ８１の処理手順を示すフローチャートである。以下の処理は、ＲＯＭ８２に予め格納されている制御プログラムに従い、上述した図１０の処理を停止させて周期的に（例えば１０分周期で）実行される。尚、実行の周期は１０分に限定されるものではなく、任意の時間とすることができる。また、検出電圧値１〜４はＲＡＭ８３に記憶するものとする。

ＣＰＵ８１は、イオンの検出に先立ち、イオン発生器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの駆動を停止させるために、制御入力ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４を全てオフとする（ステップＳ３１）。その後、ＣＰＵ８１は、タイマ８４に５秒の計時を開始させ（ステップＳ３２）、タイマ８４が計時を終了したか否かを判定する（ステップＳ３３）。尚、このときの５秒は、捕集電極６６の電位が抵抗Ｒ４で十分にプルアップされるまで待機する時間であり、５秒に限定されるものではない。計時を終了していないと判定した場合（ステップＳ３３：ＮＯ）、ＣＰＵ８１は、タイマ８４が計時を終了するまで待機する。

計時を終了したと判定した場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８１は、Ａ／Ｄ変換回路８９を介して計測部６７が計測した電位を検出電圧値１として取り込む（ステップＳ３４）。そして、イオン発生器６ａを駆動させるために出力Ｉ／Ｆ８８を介して制御入力ＰＣ１をオンする（ステップＳ３５）。次いで、ＣＰＵ８１は、タイマ８４に５秒の計時を開始させ（ステップＳ３６）、タイマ８４が計時を終了したか否かを判定する（ステップＳ３７）。尚、このときの５秒は、捕集電極６６の電位が定常値に達するまで待機する時間であり、５秒に限定されるものではない。

計時を終了していないと判定した場合（ステップＳ３７：ＮＯ）、ＣＰＵ８１は、タイマ８４が計時を終了するまで待機する。計時を終了したと判定した場合（ステップＳ３７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８１は、Ａ／Ｄ変換回路８９を介して計測部６７が計測した電位を検出電圧値２として取り込み（ステップＳ３８）、出力Ｉ／Ｆ８８を介して制御入力ＰＣ１をオフする（ステップＳ３９）。

上述したステップＳ３２からステップＳ３９までの処理は、イオン発生器６ａが発生させたイオンによる捕集電極６６の電位の変化を記憶するための処理であり、イオン発生の前後で計測された電位は、夫々検出電圧値１，検出電圧値２として取り込まれ、ＲＡＭ８３に記憶される。

その後、ＣＰＵ８１は、ステップＳ４２からステップＳ４９までの処理を実行して、イオン発生器６ｂが発生させたイオンによる捕集電極６６の電位の変化を記憶する。この場合、イオン発生の前後で計測された電位は、夫々検出電圧値３，検出電圧値４として取り込まれ、ＲＡＭ８３に記憶される。また、ステップＳ４５，ステップＳ４９の夫々では、制御入力ＰＣ２をオン，オフさせる。
その他、ステップＳ４２からステップＳ４８までの処理は、夫々ステップＳ３２からステップＳ３８までの処理と同一であるため、説明を省略する。

次いで、ＣＰＵ８１は、検出電圧値１から検出電圧値２を減算して（ステップＳ５１）、算出した値が０．５Ｖ以下であるか否かを判定する（ステップＳ５２）。０．５Ｖ以下であると判定した場合（ステップＳ５２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８１は、マイナスイオンの検出レベルが閾値以下となった旨を報知するために表示部８６の青ランプを消灯させる（ステップＳ５３）と共に、警告を示す赤ランプを点灯させて（ステップＳ５４）処理を終了する。

ステップＳ５２で０．５Ｖ以下でないと判定した場合（ステップＳ５２：ＮＯ）、ＣＰＵ８１は、検出電圧値３から検出電圧値４を減算して（ステップＳ５５）、算出した値が０．５Ｖ以下であるか否かを判定する（ステップＳ５６）。０．５Ｖ以下であると判定した場合（ステップＳ５６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８１は、異常を報知するために処理をステップＳ５３に戻す。０．５Ｖ以下でないと判定した場合（ステップＳ５６：ＮＯ）、ＣＰＵ８１は処理を終了する。

以上のように、本実施の形態によれば、保護電極が捕集電極を包囲するようにしてあるため、捕集電極に捕集されたイオンが有する電荷が、埃等の汚れ又は周囲の空気中の湿気によって絶縁度が低下した部分を伝導し、保護電極の包囲の外側に移動することを抑止する。
従って、高精度にイオンを検出することが可能となる。

また、回路基板上に形成された略矩形の捕集電極を包囲するコの字状の保護電極が長手方向の一辺に有する欠落部を、マイナスのイオンを検出されるべき空気が通流する方向に向けてあるため、プラスのイオンが、捕集電極に捕集されることを抑止しつつ、マイナスのイオンが、保護電極に捕集されることを抑止する。
従って、イオンを検出する精度を向上させることが可能となる。

更にまた、インピーダンス変換器を形成する演算増幅器の出力端子に保護電極を接続して捕集電極の電位と略同電位としてあるため、捕集電極に捕集されたイオンが有する電荷が、保護電極の包囲の内側を伝導して保護電極に移動することを抑止する。
従って、イオンを検出する精度を向上させることが可能となる。

更にまた、捕集電極及び演算増幅器の間に保護抵抗を有し、保護電極の導体パターンが、保護抵抗の両端子と、該両端子に接続されている導体パターンとを包囲する。
従って、静電気等による高電圧が演算増幅器に直接印加されることを防止することが可能となる。また、捕集電極から保護抵抗を経て非反転入力に至る導体パターンが保護電極で包囲されるため、イオンを検出する精度を向上させることが可能となる。

更にまた、捕集電極をＤＣ５Ｖに抵抗でプルアップしてあるため、捕集電極がマイナスのイオンを捕集した場合に捕集電極の電位が低下してマイナスのイオンが検出される。
従って、例えば、電極にシリコン等の異物が付着して発生量が低下し易いマイナスのイオン発生部について、イオンの発生量の異常を検出することが可能となる。

更にまた、回路基板の表面に計測部を、裏面に捕集電極を配し、保護電極が計測部を包囲する。
従って、捕集電極及び計測部が最短で接続されて、電荷の不要な移動が抑制されると共にイオン検出装置全体を小型化することが可能となる。また、捕集電極に捕集されたイオンが有する電荷が計測部に移動することを抑止するため、イオンを検出する精度を向上させることが可能となる。

更にまた、イオン発生器が発生させたイオンを検出した結果に基づいて、表示部のＬＥＤにより使用者に警告を発する。
従って、イオンの発生量が低下した場合に使用者へ報知し、イオン発生部の清掃又はイオン発生器の交換を促すことが可能となる。

更にまた、捕集電極をイオン発生器に近接させて配設してあり、イオン発生器を、昇圧トランスから漏洩する磁束が捕集電極と最小限に鎖交する方向に向けてある。
従って、イオンを高感度に検出することが可能になると共に、昇圧トランスが昇圧する高電圧を安定化することが可能となる。

更にまた、イオン検出装置を、イオン発生器の昇圧トランスから漏洩する磁束が、保護電極の導体パターンに包囲された部分と最小限に鎖交する方向に向けてある。
従って、昇圧トランスが昇圧する高電圧を安定化することが可能となる。

尚、本実施の形態１にあっては、制御入力ＰＣ１と制御入力ＰＣ２とを順次オン，オフさせて捕集電極の電位を計測しているが、これに限定するものではなく、例えば制御入力ＰＣ１及び制御入力ＰＣ４と、制御入力ＰＣ２及び制御入力ＰＣ３とを順次オン，オフさせるようにしてもよい。

また、捕集電極をＤＣ５Ｖに抵抗でプルアップしてマイナスのイオンを検出しているが、これに限定するものではなく、接地電位に抵抗でプルダウンしてプラスのイオンを検出するようにしてもよい。この場合は、捕集電極をプラスのイオン発生部に近接させて配設し、図１１のステップＳ５１及びステップＳ５５では、算出した値の符号を反転させればよい。

更にまた、警告として表示部の赤ランプを点灯させているが、これに限定するものではなく、ブザーを備えて警告音を発するようにしてもよく、また、音声合成回路及びスピーカを備えて警告音声を発するようにしてもよい。

更にまた、保護電極は、捕集電極及び計測部を包囲しているが、これに限定するものではなく、例えばダクトの静電気を除去するために、捕集電極の近傍の部分を保護電極に接続するようにしてもよい。

本発明に係るイオン発生装置の構成を示す縦断正面図である。 イオン発生装置の構成を示す縦断側面図である。 イオン発生器の構成を示す縦断側面図である。 イオン検出装置及びイオン発生装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。 出力インタフェースの夫々から制御入力へ入力される駆動信号のタイミングチャートである。 イオン検出装置の制御系を除く構成を示す回路図である。 イオン検出装置の回路基板の導体パターンを示す平面図である。 イオン発生器の放電回数に対するマイナスのイオン濃度を示すグラフである。 イオン発生器の放電回数に対し、イオン検出装置が放電の前後で計測した電位の変化量を示すグラフである。 イオン発生器を駆動させるＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。 マイナスのイオンを検出した結果に基づいて警告を発するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ハウジング
２ モータ
３ 羽根車
４ ケーシング
５ ダクト
５１ａ 角筒部
５１ｂ 連結部
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ イオン発生器
６１，６２ イオン発生部
６５ 昇圧トランス（昇圧変圧器）
６６ 捕集電極
６７ 計測部
６９ 保護電極
８６ 表示部（警告を発する手段）
ＩＣ１ 演算増幅器（インピーダンス変換器）
Ｒ１ 保護抵抗（回路素子）
Ｒ４ 抵抗（プルアップする抵抗）

Claims (8)

1. 空気中のイオンを捕集する捕集電極の電位を計測する計測部を有し、該計測部が計測した電位に基づいてイオンを検出するイオン検出装置において、
   前記捕集電極はインピーダンス変換器の非反転入力端子に接続されると共に、
   前記捕集電極を囲繞しており、前記捕集電極の電位と略同電位となるように前記インピーダンス変換器の出力端子に接続された保護電極を備えること
   を特徴とするイオン検出装置。
2. 前記保護電極は、イオンを検出されるべき空気が前記捕集電極へ通流する部分に電極の欠落部を有することを特徴とする請求項１に記載のイオン検出装置。
3. 前記計測部は、前記捕集電極及び前記インピーダンス変換器の間に接続された回路素子を有し、
   前記保護電極は、前記回路素子の両端子を囲繞してあること
   を特徴とする請求項１又は２に記載のイオン検出装置。
4. 前記計測部は、前記捕集電極をプラスの所定電位にプルアップする抵抗を有しており、マイナスのイオンを捕集する捕集電極の電位を計測するようにしてあることを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載のイオン検出装置。
5. 前記計測部が一面に配されている回路基板を備え、
   前記捕集電極は、前記回路基板の他面に配してあり、
   前記保護電極は、前記計測部を囲繞するように構成してあること
   を特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載のイオン検出装置。
6. 請求項１から５までの何れか１項に記載のイオン検出装置と、
   イオンを発生させるイオン発生器と、
   前記イオン検出装置がイオンを検出した結果に基づいて警告を発する手段と
   を備えることを特徴とするイオン発生装置。
7. 前記捕集電極は、前記イオン発生器に近接させて配設してあり、
   前記イオン発生器は、昇圧変圧器を有し、該昇圧変圧器から漏洩する磁束が前記捕集電極と鎖交する割合が抑制される方向に向けてあること
   を特徴とする請求項６に記載のイオン発生装置。
8. 前記イオン検出装置は、前記昇圧変圧器から漏洩する磁束が前記保護電極に囲繞された部分と鎖交する割合が抑制される方向に向けてあることを特徴とする請求項７に記載のイオン発生装置。

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