JP4739146B2 - イオン発生装置および空気調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気中にイオンを発生させるイオン発生装置、それを備えた空気調節装置に関するものである。

事務所、会議室、または車内などの密閉された空間では、呼吸により排出される二酸化炭素、たばこの煙、またはほこりなどの空気汚染物質が増加するため、人間をリラックスさせる効能を有するマイナスイオンが空気中から減少していく。

そこで、従来では、空気中のマイナスイオンを補給するために、様々なイオン発生装置が提案され、空気清浄機などに搭載されている。

また、空気中の浮遊細菌を除去する効果を有する、プラスイオンおよびマイナスイオンを同時に発生させる空気清浄機も実用化されている。

さらに、一台のイオン発生装置で、マイナスイオン発生によるリラックス効果と、プラスイオンおよびマイナスイオンの同時発生による空気中の浮遊細菌の除去の効果とを切り替えることができる空気清浄機も実用化されている。

ここで、この種の先行技術として、例えば、特許文献１に開示されているイオン発生装置がある。

以下に、従来のイオン発生装置の動作について、図６に基づいて説明する。

図６は、従来のイオン発生装置３００を示す回路図である。

図６に示すイオン発生装置３００は、特許文献１の技術に開示されたイオン発生装置と、一部の点で異なっている。具体的には、特許文献１のイオン発生装置は、交流入力としての構成が記載されているが、以下に説明する従来のイオン発生装置３００は、直流入力としての構成である。これは本発明との差異の説明として好都合であり、この従来のイオン発生装置３００も実用化されている。また、特許文献１に記載のコンデンサＣ３は、マイナスイオンとプラスイオンとが発生されるバランスを調整するものであるが、マイナスイオン発生時にプラスイオンを微量発生させる必要がなければ、コンデンサＣ３は必要なく、本発明の従来技術としての説明として不要と考えられるので記載を省略している。

図６に示すように、従来のイオン発生装置３００において、まず、入力電圧端子＋Ｖと接地端子ＧＮＤとの間に、例えば１２Ｖの直流電圧が印加され、起動端子であるＯＮ／ＯＦＦ端子がＧＮＤに接続されると、スイッチ用トランジスタ３１７がＯＮ状態へ移行し、電流がスイッチ用トランジスタ３１７を流れる。そして、スイッチ用トランジスタ３１７に流れた電流が、定電圧レギュレータ回路３１６に入力される。定電圧レギュレータ回路３１６は、例えば９Ｖに安定化された電圧を出力する。そして、この出力電圧により、電流制限抵抗３０１に電流が流れ、充電用コンデンサ３０２に充電される。

ここで、充電用コンデンサ３０２の充電電圧は、抵抗３０５と抵抗３０６とによって分圧される。この分圧された電圧が、シャントレギュレータ３０３の基準電圧に達したとき、このシャントレギュレータ３０３はＯＮ状態へ移行する。次いで、トランジスタ３０４がＯＮ状態へ移行し、抵抗３０８を通して、サイリスタ３１１のゲートに電圧が印加され、サイリスタ３１１がＯＮ状態へ移行する。

このとき、充電用コンデンサ３０２と昇圧トランス３１２の１次巻線３１２ａとサイリスタ３１１とで構成される回路のループによって、サイリスタ３１１が短絡状態となり、充電用コンデンサ３０２に充電された電荷が放電される。この放電された電荷により、昇圧トランス３１２の１次巻線３１２ａにインパルス電圧が発生することで、昇圧トランス３１２の２次巻線３１２ｂに発生する高圧をイオン発生素子３１３の電極に印加させると、該電極からの放電によりイオンが発生される。

なお、イオン発生装置３００のリレー端子ＲＹＯＮにリレー３１４の動作電圧が印加されると、リレー３１４が動作し、昇圧トランス３１２の２次巻線３１２ｂの一方の端子がダイオード３１５を通じて接地端子ＧＮＤに接続され、イオン発生素子３１３の電極からマイナスイオンが発生される。また、リレー３１４がオープンのときには、イオン発生素子３１３の電極からプラスイオンおよびマイナスイオンが発生される。

しかしながら、上記従来のイオン発生装置３００では、放電させる電極への安定した高圧印加はできても、該電極の劣化やゴミ付着などにより、印加電圧と放電量すなわちイオン発生量との関係が変化するため、イオン発生量が不安定であるという問題点が生じた。

そこで、例えば、特許文献２には、イオンを発生させる電極からの放電量を検出し、この検出値に基づいて該電極に印加する電圧を制御することで、イオン発生量を制御する技術が開示されている。

また、特許文献３には、放電させるために電極に印加する電圧の周期を安定させるために、充電用コンデンサに充電させるために流す電流を定電流になるように制御することで、イオン発生周期のバラツキを少なくし、安定したイオン発生を可能にする技術が開示されている。
特開２００３−１００４１９号公報（平成１５年４月４日公開） 特開２００５−３３２７７４号公報（平成１７年１２月２日公開） 特開２００６−３２２３１号公報（平成１８年２月２日公開）

ところで、最近では、イオン発生を行う空間の広さに応じたイオン発生、イオン発生の起動にともなう消費電力の低減、体調に応じて多量のマイナスイオンを浴びてさらなるマイナスイオン効果を得たいというユーザの要望、浮遊細菌の程度に応じたイオン発生による素早い除菌効果などから、安定したイオン発生で、さらにイオン発生量を調節する機能を備えて欲しいという需要が高まっている。

しかしながら、従来では、始めにイオン発生装置が搭載される製品を起動させれば、該製品の用途に応じて決定されたイオン発生量が、制御されて安定して発生してさえくれれば、イオンによる効果は発揮されるであろう予測があったので、該製品を使用中にイオン発生量を調節することは想定されていなかった。

よって、上記特許文献２および特許文献３に記載のイオン発生装置では、上記製品を起動中にイオン発生量を調節させようにも、イオン発生量は設計段階で決定されているので、ユーザ使用段階でイオン発生量を調節できる機能がないという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、安定したイオン発生を行いながら、イオン発生量を調節することができるイオン発生装置を提供することにある。

本発明のイオン発生装置は、上記課題を解決するために、放電発生電圧の印加による放電によってイオンを発生するイオン発生素子と、上記イオン発生素子が放電する放電量を検出する放電量検出手段と、調節可能な電圧発生周期で、上記放電発生電圧を発生する放電発生電圧発生手段と、上記放電量検出手段によって検出された放電量に応じて、上記放電発生電圧発生手段における放電発生電圧の発生周期を制御する電圧発生周期制御手段と、上記放電発生電圧発生手段で使用する電圧発生周期を調節する電圧発生周期調節手段とを備え、上記電圧発生周期調節手段は、一定の電圧を発生する電源と、該電源に電気的に接続された可変抵抗とを備え、上記可変抵抗の設定抵抗値による上記一定の電圧を分圧した値によって、上記放電発生電圧の発生周期を調節することを特徴としている。

上記構成によれば、放電量検出手段がイオンを発生するイオン発生素子が放電する放電量を検出し、電圧発生周期制御手段が、放電量検出手段によって検出された放電量に応じて、放電発生電圧発生手段における放電発生電圧の発生周期を制御する。そして、放電発生電圧発生手段が、電圧発生周期制御手段にて制御された調節可能な電圧発生周期で、放電発生電圧を発生する。そして、制御された電圧発生周期で発生した放電発生電圧がイオン発生素子に印加されることによって、イオン発生素子は放電し、イオンを発生する。

よって、イオン発生は、イオン発生素子から放電量検出手段、放電量検出手段から電圧発生周期制御手段、電圧発生周期制御手段から放電発生電圧発生手段、放電発生電圧発生手段からイオン発生素子で構成されるループにおいて制御されているので、安定したイオン発生を行うことが可能となる。

しかも、放電発生電圧発生手段で使用する電圧発生周期を調節する電圧発生周期調節手段を備えるので、放電発生電圧発生手段で使用する電圧発生周期を調節することにより、イオン発生素子に印加される放電発生電圧の発生周期を変更し、イオン発生素子の放電周期を変更することが可能となる。よって、イオン発生素子の放電周期を変更することが可能となるので、イオン発生量を調節することが可能となる。

したがって、上記構成のイオン発生装置によれば、安定したイオン発生を行いながら、イオン発生量を調節することが可能となる。

また、上記電圧発生周期制御手段は、上記電圧発生周期調節手段によって調節された電圧発生周期による放電量と、上記放電量検出手段によって検出された放電量とが同じになるように、上記放電発生電圧発生手段における放電発生電圧の発生周期を制御することが好ましい。

上記構成によれば、電圧発生周期制御手段が、電圧発生周期調節手段によって調節された電圧発生周期による放電量と、放電量検出手段によって検出された放電量とが同じになるように、放電発生電圧発生手段における放電発生電圧の発生周期を制御することにより、電圧発生周期調節手段によって調節された電圧発生周期による放電量に応じて、イオン発生素子を放電させ、イオンを発生させることが可能となる。

また、上記電圧発生周期制御手段は、発生する放電量を一定に保つように、上記放電発生電圧発生手段における放電発生電圧の発生周期を制御することが好ましい。

上記構成によれば、電圧発生周期制御手段が、発生する放電量を一定に保つように、放電発生電圧発生手段における放電発生電圧の発生周期を制御することにより、イオン発生素子に印加される放電発生電圧の周期が一定になるので、イオン発生素子の放電周期を一定にすることが可能となる。

また、上記放電発生電圧発生手段は、電荷を充電するコンデンサを備え、該コンデンサに充電された電荷を上記放電発生電圧として発生させることが好ましい。

上記構成によれば、放電発生電圧発生手段が、電荷を充電するコンデンサを備え、該コンデンサに充電された電荷を放電発生電圧として発生させるので、コンデンサの放電周期を制御することにより、放電発生電圧の発生周期を制御することが可能となる。

また、上記電圧発生周期制御手段は、上記コンデンサに充電される電流値を一定に保つことによって、上記放電発生電圧の発生周期を制御することが好ましい。

上記構成によれば、電圧発生周期制御手段が、コンデンサに充電される電流値を一定に保つことによって、放電発生電圧の発生周期を制御することにより、時定数のカーブを描く充電に比べて同一周期での充電で比較したとき、コンデンサの充電開始時の電流を小さく設定することが可能になる。よって、スイッチ素子の保持電流による短絡保持での、ノイズによる誤動作によるイオン発生停止がなくなり、安定したイオン発生を行うことが可能となる。

また、上記電圧発生周期制御手段は、上記放電量検出手段によって検出された放電量に応じて、上記コンデンサに充電される電流値を一定に制御することが好ましい。

上記構成によれば、電圧発生周期制御手段が、放電量検出手段によって検出された放電量に応じて、コンデンサに充電される電流値を一定に制御することにより、イオン発生装置に印加される電圧が変動しても、安定したコンデンサへの充電を行うことが可能となる。

また、上記電圧発生周期調節手段によって調節される電圧発生周期がゼロに調節されることにより、イオン発生動作を停止することが好ましい。

上記構成によれば、電圧発生周期調節手段が、電圧発生周期をゼロに調節することにより、イオン発生素子が放電するのに必要な放電発生電圧が印加されないので、イオン発生素子は放電を行わず、イオン発生を停止することが可能となる。

また、上述のように、上記電圧発生周期調節手段は、一定の電圧を発生する電源と、該電源に電気的に接続された可変抵抗とを備え、上記可変抵抗の設定抵抗値による上記一定の電圧を分圧した値によって、上記放電発生電圧の発生周期を調節する。

上記構成によれば、電圧発生周期調節手段が、一定の電圧を発生する電源と、該電源に電気的に接続された可変抵抗とを備え、可変抵抗の設定抵抗値による一定の電圧を分圧した値によって、放電発生電圧の発生周期を調節することにより、電圧発生周期調節手段は可変抵抗を備えるだけで、放電発生電圧の発生周期を容易に調節することが可能となる。また、可変抵抗は入手しやすいので、電圧発生周期調節手段を安価に且つ簡単に製造することが可能となる。

本発明の空気調節装置は、上記課題を解決するために、上記イオン発生装置を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、安定したイオン発生を行いながら、イオン発生量を調節することができるイオン発生装置を備えているので、空気調節装置の使用中にも、不安定になることなく、イオン発生量を容易に調節することが可能となる。

本発明のイオン発生装置は、以上のように、放電発生電圧の印加による放電によってイオンを発生するイオン発生素子と、上記イオン発生素子が放電する放電量を検出する放電量検出手段と、調節可能な電圧発生周期で、上記放電発生電圧を発生する放電発生電圧発生手段と、上記放電量検出手段によって検出された放電量に応じて、上記放電発生電圧発生手段における放電発生電圧の発生周期を制御する電圧発生周期制御手段と、上記放電発生電圧発生手段で使用する電圧発生周期を調節する電圧発生周期調節手段とを備え、上記電圧発生周期調節手段は、一定の電圧を発生する電源と、該電源に電気的に接続された可変抵抗とを備え、上記可変抵抗の設定抵抗値による上記一定の電圧を分圧した値によって、上記放電発生電圧の発生周期を調節する構成である。

また、本発明の空気調節装置は、上記記載のイオン発生装置を備える構成である。

それゆえ、安定したイオン発生を行いながら、イオン発生量を調節することができるイオン発生装置および空気調節装置を提供するという効果を奏する。

本発明の一実施形態について説明すれば、以下の通りである。

図１は、本実施の形態のイオン発生装置１００の実施例を示す回路図である。

図２は、図１に示すイオン発生装置１００の昇圧トランス１２の２次巻線１２ｂの高圧出力電圧波形を示す図である。

図３は、図２に示す昇圧トランス１２の２次巻線１２ｂの高圧出力電圧波形における放電部分の拡大波形を示す図である。

本実施の形態のイオン発生装置１００は、符号１〜２４で示される素子によって構成されイオンを発生させるイオン発生回路３０と、イオン発生回路３０のイオン発生量の設定を調節することが可能な電圧発生周期調節手段としてのイオン発生量設定部５０とを備えている。

最初に、本実施の形態のイオン発生装置１００の電源が投入されてから、イオンが発生されるまでの基本動作について、図１を参照しながら、以下に構成の説明を兼ねて説明する。説明後、さらに具体的な構成および動作について、順番に説明する。なお、本実施の形態では、イオン発生素子１３の電極は、一対であるが、必ずしもこれに限らず、少なくとも一対であればよい。

本実施の形態のイオン発生装置１００は、電圧を印加する入力電圧端子＋Ｖ、イオン発生装置１００の構成回路を接地する接地端子ＧＮＤ、および、リレー１４に動作電圧を印加するリレー端子ＲＹＯＮを備えている。

始めに、入力電圧端子＋Ｖと接地端子ＧＮＤとの間に、例えば１２Ｖの直流電圧が印加されると、トランジスタ１がＯＮ状態へ移行し、電流がトランジスタ１を流れ、充電用コンデンサ２に充電される。

ここで、充電用コンデンサ２の充電電圧は、抵抗５と抵抗６とによって分圧される。この分圧された電圧が、シャントレギュレータ３の基準電圧に達したとき、このシャントレギュレータ３はＯＮ状態へ移行する。次いで、トランジスタ４がＯＮ状態へ移行し、抵抗８を通して、サイリスタ１１のゲートに電圧が印加され、サイリスタ１１がＯＮ状態へ移行する。

このとき、充電用コンデンサ２と昇圧トランス１２の１次巻線１２ａとサイリスタ１１とで構成される回路のループにおいて、サイリスタ１１が短絡状態となり、充電用コンデンサ２に充電された電荷が放電される。この放電された電荷により、昇圧トランス１２の１次巻線１２ａにインパルス電圧が発生することで、昇圧トランス１２の２次巻線１２ｂに発生する高圧をイオン発生素子１３の電極に印加させると、該電極からの放電によりイオンが発生される。

ここで、高圧とは、図２に示す高圧出力電圧波形の開始から収束までの波形の繰返しのことであり、例えば、１秒間に１００回程度繰り返す。但し、これは一例に過ぎず、限定されるものではなく、昇圧トランス１２や回路定数によって設定される。

なお、イオン発生装置１００のリレー端子ＲＹＯＮにリレー１４の動作電圧が印加されると、リレー１４が動作し、昇圧トランス１２の２次巻線１２ｂの一方の端子がダイオード１５を通じて接地端子ＧＮＤに接続され、イオン発生素子１３の電極からマイナスイオンが発生される。また、リレー１４がオープンのときには、イオン発生素子１３の電極からプラスイオンおよびマイナスイオンが発生される。

以上のように、本実施の形態のイオン発生装置１００はイオンを発生させる。そして、本実施の形態のイオン発生装置１００は、さらに、イオン発生量を検出し、検出結果に応じてイオン発生量を制御する構成を備えている。

次に、本実施の形態のイオン発生装置１００が、イオン発生量を検出し、検出結果に応じてイオン発生量を制御する具体的な構成および動作について、順番に説明する。

本実施の形態のイオン発生装置１００は、図１に示すように、上記基本構成に加えて、放電量検出手段としての放電検出部１６、高域フィルタ回路１７、オペアンプ１８、抵抗１９、コンデンサ２０、抵抗２１、抵抗２２、オペアンプ２３、トランジスタ２４をさらに備えている。

また、トランジスタ１、充電用コンデンサ２、シャントレギュレータ３、トランジスタ４、抵抗５、抵抗６、抵抗８、高域フィルタ回路１７、オペアンプ１８、抵抗１９、コンデンサ２０、抵抗２１、抵抗２２、オペアンプ２３、およびトランジスタ２４は、電圧発生周期制御手段としての電圧発生周期制御回路を構成している。さらに、充電用コンデンサ２、サイリスタ１１、および昇圧トランス１２は、放電発生電圧発生手段としての放電発生電圧発生回路を構成している。

上記放電検出部１６は、コイルなどにより構成されており、イオン発生素子１３の電極からの電磁波を受けることにより、イオン発生素子１３が放電する放電量を検出、すなわちイオン発生素子１３が放電しているか否かを検出する。

詳細には、昇圧トランス１２の２次巻線１２ｂでは、充電用コンデンサ２に蓄積された電荷がサイリスタ１１の短絡によって放電する度に、図２に示す波形の高圧出力電圧が発生する。

また、図２に示す高圧出力電圧波形の最大出力の山の部分および谷の部分には、図３に示すように、ギザギザの波形が発生する。このギザギザの波形は、イオン発生素子１３の電極の放電状態を示している。

したがって、放電検出部１６がイオン発生素子１３の電極からの電磁波を受けると、イオン発生素子１３の電極の放電状態を示している上記高圧出力電圧波形に略相似形の波形が、放電検出部１６に表れる。放電検出部１６で検出された検出波形を有する信号は、高域フィルタ回路１７に出力される。

上記高域フィルタ回路１７では、上記放電検出部１６にて検出された検出波形の放電状態すなわちギザギザの波形以外の波形が除去される。そして、この除去後の波形が示すイオン発生素子１３の電極の放電量に応じた電圧が、増幅されて出力される。出力された出力電圧は、オペアンプ１８のマイナス入力端子に入力される。

ここで、上記オペアンプ１８には、マイナス入力端子に高域フィルタ回路１７の出力電圧が入力され、プラス入力端子にイオン発生量設定部５０の設定電圧が入力される。

そこで、本発明の特徴的な構成であるイオン発生量設定部５０について説明する。

上記イオン発生量設定部５０は、基準電圧５１および５２、可変抵抗５３、並びに、抵抗５４を備え、イオン発生装置１００の外部から、予め設定した基準値の電圧を設定するものである。予め設定した基準値は、例えば、＋２Ｖから−０．１Ｖの範囲において調整可能であるような定数である。また、この基準値に基づいて、充電用コンデンサ２に充電された電荷が放電される周期を調整することにより、イオン発生量が変化する。上記基準値の電圧は、可変抵抗５３の設定抵抗値による、基準電圧５１および５２が発生する一定の電圧を分圧した値によって、調節される。

よって、イオン発生量設定部５０は可変抵抗５３を備えるだけで、上記基準値の電圧を容易に調節することが可能となり、充電用コンデンサ２が放電される周期を容易に調節することが可能となる。また、可変抵抗５３は入手しやすいので、イオン発生量設定部５０を安価に且つ簡単に製造することが可能となる。

イオン発生量設定部５０にて設定された設定電圧は、オペアンプ１８のプラス入力端子に入力される。

なお、イオン発生装置１００の外部から、予め設定した基準値の電圧を設定するとは、イオン発生装置１００が組立てられ完成した後、該装置１００を分解しなくても、上記電圧を容易に調節することが可能なことを示す。これは、例えば、ユーザが手動で調節するような構成にしてもよいし、空調感知器などを備えて、自動的に調節するような構成にしてもよい。

上記オペアンプ１８は、高域フィルタ回路１７の出力電圧とイオン発生量設定部５０の設定電圧とを比較する。オペアンプ１８で比較され出力された出力電圧は、充電用コンデンサ２を流れる充電電流を制御するために、オペアンプ２３のプラス入力端子に入力される。

上記抵抗２１は、充電用コンデンサ２を流れる充電電流を検出するための抵抗であり、充電用コンデンサ２と接地端子ＧＮＤとの間に備えられている。

上記オペアンプ２３は、抵抗２１の両端電圧とオペアンプ１８の出力電圧とを比較する。オペアンプ２３のプラス入力端子には、オペアンプ１８の出力側が接続され、一方、オペアンプ２３のマイナス入力端子には、抵抗２２の一端が接続され、この抵抗２２の他端には上記抵抗２１の一端が接続され、抵抗２１の他端はＧＮＤに接続されている。

上記トランジスタ２４は、エミッタが接地端子ＧＮＤに接続され、コレクタが抵抗を介してトランジスタ１のベースに接続され、ベースがオペアンプ２３の出力側に接続されている。

また、上記トランジスタ１は、充電用コンデンサ２への充電をオン／オフするためのトランジスタであり、エミッタがイオン発生装置１００の入力電圧端子＋Ｖに接続され、コレクタが充電用コンデンサ２に接続されている。

したがって、オペアンプ２３で比較され出力された出力電圧をトランジスタ２４のベースに印加することによって、トランジスタ２４のオン／オフが制御され、トランジスタ１のオン／オフが制御され、充電用コンデンサ２を流れる充電電流が定電流になるように制御される。

ここで、充電用コンデンサ２は、上述したように、昇圧トランス１２の１次巻線１２ａにインパルス電圧を発生させるために放電する電荷を、充電するためのコンデンサである。つまり、充電用コンデンサ２が放電する周期が、そのままインパルス電圧の発生周期になる。

したがって、充電用コンデンサ２が放電する周期が安定していなければ、昇圧トランス１２の１次巻線１２ａのインパルス電圧の発生周期が変化するので、イオン発生素子１３の放電周期すなわちイオン発生周期にバラツキが生じてしまう。

しかしながら、本実施の形態のイオン発生装置１００では、充電用コンデンサ２を流れる充電電流が定電流になるように制御されることによって、充電用コンデンサ２が放電する周期が安定するので、イオン発生周期のバラツキが少なくなり、ノイズによる誤動作でのイオン発生停止がなく、安定したイオン発生が可能となる。

次に、充電用コンデンサ２を流れる充電電流が、上述したオペアンプ１８の出力電圧に応じて制御され、該充電用コンデンサ２が充電される動作について説明する。

まず、イオン発生量設定部５０からオペアンプ１８のプラス入力端子に入力される電圧値、すなわち予め設定した基準値の電圧を、例えば、＋２Ｖから−０．１Ｖの範囲において調整可能であるような定数に設定する。

上記範囲の設定は、最大イオン発生希望値が２Ｖ、イオン発生停止が０Ｖ、および通常のイオン発生希望値が１Ｖであることを示しており、最大イオン発生希望値は通常のイオン発生希望値の２倍などに設定することが好ましい。

なお、予め設定した基準値が０Ｖ以下（本実施の形態では−０．１Ｖ）に設定する理由は、０Ｖ以下にすることにより、オペアンプ１８の入力が「プラス入力端子の電圧＜マイナス入力端子の電圧」と確実にすることによって、オペアンプ１８の出力をマイナスに固定するためである。

また、放電検出部１６にてイオン発生素子１３の放電量を検出し、高域フィルタ回路１７にて出力される出力電圧が、例えば、所望するイオン発生量の最大において＋２Ｖ、イオン発生停止において０Ｖとなるような設定とする。

また、オペアンプ２３のマイナス入力端子の電圧は「充電用コンデンサ２に流れる充電電流×抵抗２１」の値であることから０Ｖ以上となり、オペアンプ２３の出力はマイナスになる。

したがって、トランジスタ２４はＯＦＦ状態へ移行し、トランジスタ１もＯＦＦ状態へ移行するので、充電用コンデンサ２に充電電流が流れないので、イオン発生装置１００を確実に停止することが可能となる。

すなわち、イオン発生量設定部５０において、予め設定した基準値が０Ｖ以下に、つまりは充電用コンデンサ２に充電電流を流さず、放電周期がゼロに調節されることによって、イオン発生装置１００を確実に停止することが可能となる。

なお、イオン発生装置１００のイオン発生を停止する場合は、これに限らず、例えば、充電用コンデンサ２に充電電流が流れて放電しても、放電電圧がイオン発生素子１３が放電するのに必要な電圧よりも小さくなる値となるように、イオン発生量設定部５０にて予め設定した基準値を設定してもよい。

イオン発生量設定部５０の予め設定した基準値の電圧が上記のように設定される場合、例えば、オペアンプ１８のプラス入力端子の電圧を１．５Ｖとなるように、可変抵抗５３によって外部から調節しているとする。

イオン発生装置１００の電源投入時は、まだサイリスタ１１の放電が開始していないことから、放電検出部１６にて放電は検出されていないので、オペアンプ１８のマイナス入力端子の電圧は０Ｖである。それゆえ、オペアンプ１８の出力はプラスになる。したがって、オペアンプ２３のプラス入力端子の電圧は、抵抗１９×コンデンサ２０の時定数により徐々に上昇する。

上昇を始めるとオペアンプ２３の出力はプラスへ移行し、トランジスタ２４はＯＮ状態へ移行し、トランジスタ１もＯＮ状態へ移行する。よって、充電用コンデンサ２に電流が流れるので、充電用コンデンサ２への充電が開始される。

このとき、抵抗２１に充電用コンデンサ２に流れる充電電流が流れ、オペアンプ２３のマイナス入力端子に「充電用コンデンサ２に流れる充電電流×抵抗２１」の電圧が印加され、オペアンプ２３のマイナス入力端子の電圧はプラスへ移行する。

しかし、以下に説明するように、オペアンプ２３の出力によるトランジスタ２４およびトランジスタ１のオン／オフの制御によって、オペアンプ２３のマイナス入力端子の電圧はオペアンプ１８の出力電圧と同一になるように制御される。

つまりは、オペアンプ２３のマイナス入力端子の電圧がオペアンプ１８の出力電圧（オペアンプ２３のプラス入力端子電圧の電圧）と等しくなるようにトランジスタ２４のオン／オフの制御が行われているので、入力電圧端子＋Ｖの電圧が変動しても充電電流値は安定化される。これについて、詳細に説明する。

オペアンプ２３のプラス入力端子の電圧が上昇を始めると、オペアンプ２３の出力はプラスへ移行する。このプラスへの移行によって、トランジスタ２４のベース電流が増加され、トランジスタ２４はＯＮ状態へ移行し、トランジスタ１のベース電流が流れる。そして、トランジスタ１はＯＮ状態へ移行し、充電用コンデンサ２への充電電流が流れ、充電が開始される。

上記充電電流の増加は抵抗２１に流れる電流の増加であるため、抵抗２１の両端電圧が増加し、オペアンプ２３のマイナス入力端子の電圧が上昇する。そして、オペアンプ２３のマイナス入力端子の電圧がプラス入力端子の電圧よりも高くなると、オペアンプ２３の出力はマイナスへ移行する。これにより、トランジスタ２４のベース電流が減少し、トランジスタ２４はＯＦＦ状態へ移行し、トランジスタ１のベース電流が減少する。そして、トランジスタ１はＯＦＦ状態へ移行し、充電用コンデンサ２への充電電流を減少させることになる。

この充電電流の減少は抵抗２１に流れる電流の減少であるため、抵抗２１の両端電圧が減少し、オペアンプ２３のマイナス入力端子の電圧が減少し、上述の通り、オペアンプ２３のマイナス入力端子の電圧がプラス入力端子の電圧より低いので、オペアンプ２３の出力はプラスへ移行し、トランジスタ２４のＯＮ状態への移行とトランジスタ１のＯＮ状態への移行となり、充電用コンデンサ２の充電電流の増加となる。

つまり、オペアンプ２３のマイナス入力端子の電圧がプラス入力端子の電圧よりも低いと充電電流が増加するように制御され、マイナス入力端子の電圧がプラス入力端子の電圧よりも高いと充電電流が減少するように制御される。

したがって、充電電流の変化はオペアンプ２３のマイナス入力端子の電圧とプラス入力端子の電圧との差の変化となって充電電流を制御するため、抵抗２１の両端電圧とオペアンプ１８の出力電圧とが同一となるように制御される。すなわち、充電用コンデンサ２の充電電流は定電流に制御されることになる。

これにより、入力電圧端子＋Ｖの電圧が変動しても、充電電流が一定となるように制御されるので、安定したコンデンサへの充電を行うことが可能となる。また、充電電流は次の式（１）で示される。

充電電流＝（オペアンプ１８の出力電圧）／（抵抗２１の抵抗値） ・・・式（１）
なお、オペアンプ２３の入力端子の電流は誤差範囲とし、上記式（１）には記載していない。上記式（１）の右辺が一定値であることから、充電電流は定電流で制御される。また、充電電流は、オペアンプ１８の出力電圧に比例した値で負帰還制御されている。

すなわち、オペアンプ１８の出力電圧は放電検出部１６にて検出された放電量に応じて変動しているので、放電検出部１６にて検出された放電量に応じて、充電用コンデンサ２の充電電流の値は一定に制御されている。

以上により、充電用コンデンサ２を充電している期間で、該充電用コンデンサ２に充電される電流値を一定に保つように制御することによって、時定数のカーブを描く充電に比べて同一周期での充電で比較したとき、充電用コンデンサ２の充電開始時の電流を小さく設定することが可能になる。よって、スイッチ素子の保持電流による短絡保持での、ノイズによる誤動作によるイオン発生停止がなくなり、安定したイオン発生を行うことが可能となる。

なお、ここでは、「抵抗２１の両端電圧とオペアンプ１８の出力電圧とが同一となる」と表しているが、これは、逆にいえば、本発明が解決しようとする課題として挙げた事項が実用上問題ない程度となるように、充電用コンデンサ２の充電電流が「定電流」の様相を呈する結果となればよい、という意味であり、その意味を超えて厳密に同一になるという意味にまでは限定されない（なお、厳密に同一であってもよい）。すなわち、「課題を解決できる程度に」同一であればよいという意味であり、どの程度同一に近づけるかは、装置の設計時に任意に決めればよい。

また、充電用コンデンサ２への充電によって充電用コンデンサ２の電圧が上昇し、抵抗５および抵抗６によって分圧された電圧がシャントレギュレータ３の基準電圧（例えば２．５Ｖ）に達すると、シャントレギュレータ３はＯＮ状態へ移行し、トランジスタ４がＯＮ状態へ移行し、サイリスタ１１のゲートに電圧が印加される。そして、サイリスタ１１はＯＮ状態へ移行し、充電用コンデンサ２の放電電流（短絡状態の電流）によりサイリスタ１１はＯＮ状態を保持したまま、充電用コンデンサ２に充電された電荷が放電される。

このとき、放電電流として流れる電流は、サイリスタ１１が略短絡状態であることから、サイリスタ１１の保持電流を満足し（保持電流：放電スイッチ素子がＯＮとなった後、ＯＮ状態を維持するために必要な素子に流す電流値）、充電用コンデンサ２は完全放電する。

その後、放電された電荷により昇圧トランス１２にインパルス電圧が発生し高圧が発生し、イオン発生素子１３が放電する。そして、放電が放電検出部１６によって検出されることによって、オペアンプ１８のマイナス入力端子の電圧が上昇を始める。

したがって、オペアンプ１８のマイナス入力端子の電圧は、イオン発生素子１３の放電量すなわちイオン発生量に比例した電圧である。また、オペアンプ１８のマイナス入力端子の電圧によって、充電用コンデンサ２への充電電流の増減によるサイリスタ１１のＯＮ状態への移行の繰り返し周期の長短が制御され、イオン発生素子１３の放電周期が制御される。すなわちイオン発生量が制御される。

以上のように、本実施の形態のイオン発生装置１００では、放電検出部１６がイオン発生素子１３が放電する放電量を検出し、オペアンプ１８が、放電検出部１６によって検出された放電量に応じて、オペアンプ２３に電圧を出力する。オペアンプ２３は、オペアンプ１８の出力電圧に応じて、充電用コンデンサ２の充電電流を流す周期を制御する。そして、周期が制御された充電電流によって、充電用コンデンサ２の電圧が上昇し、充電用コンデンサ２が放電する。放電された電荷により昇圧トランス１２にインパルス電圧が発生し、イオン発生素子１３が放電することによって、イオンが発生する。

また、本実施の形態のイオン発生装置１００では、充電用コンデンサ２を流れる充電電流が定電流になるように制御することによって、充電用コンデンサ２が放電する周期が安定し、イオン発生素子１３が放電する周期が安定するので、イオン発生周期のバラツキが少なくなり、ノイズによる誤動作でのイオン発生停止がなく、安定したイオン発生を行うことが可能となる。

ここで、イオン発生の制御として、１回の充電用コンデンサ２の放電の強さ（サイリスタ１１がＯＮされる直前の充電用コンデンサ２の電圧）を制御することでもイオン発生量が制御することができるが、その場合は放電の強さが一定ではなく変化するために、放電によるノイズのピーク値も変化する。

しかしながら、本実施の形態では、放電の強さは一定で放電周期を制御しているので、イオン発生素子１３の放電によるノイズのピーク値が変化せずに、安定したイオン発生を行うことが可能となる。

また、充電用コンデンサ２への充電電流の増減はオペアンプ１８の出力電圧に応じて変化するので、該充電電流の増減によってイオン発生素子１３の放電周期が制御されることにより、オペアンプ１８の出力電圧は、該放電周期の基準となる。

例えば、充電電流が増加すれば充電用コンデンサ２の充電時間は短縮され、サイリスタ１１のＯＮ状態への移行の繰り返し周期が短くなり、放電周期は短くなる。よって、イオン発生量は増加する。

また、イオン発生素子１３の放電周期が、放電検出部１６にて短く検出されると、高域フィルタ回路１７の出力電圧であるオペアンプ１８のマイナス入力端子の電圧が大きくなる。オペアンプ１８のマイナス入力端子の電圧は、オペアンプ１８のプラス入力端子に入力されるイオン発生量設定部５０で設定される基準値の電圧（前述のようにここでは１．５Ｖ）と比較される。そして、マイナス入力端子の電圧が、大きければオペアンプ１８の出力が減少し、小さければ増加する。

よって、イオン発生量設定部５０で設定される基準値が大きければイオン発生量が大きく、小さければイオン発生量が小さく、０Ｖ以下であれば、イオン発生が停止する制御となる。つまりは、イオン発生量設定部５０で設定される基準値に応じた値により、オペアンプ１８の出力電圧は制御される。

したがって、オペアンプ１８の出力電圧に応じて充電用コンデンサ２を流れる充電電流が制御され、該充電電流に応じてイオン発生素子１３の放電周期が制御され、該放電周期に応じてイオン発生量が制御されるので、オペアンプ１８の出力電圧を基にイオン発生の制御を行うことが可能となる。また、このオペアンプ１８の出力電圧は、本実施の形態のイオン発生装置１００ではイオン発生量設定部５０を備えているので、容易に調整することが可能である。

それゆえ、本実施の形態のイオン発生装置１００では、安定したイオン発生を行いながら、イオン発生量を調節することが可能となる。

なお、本実施の形態においては、イオン発生量設定部５０で設定する予め設定した基準値を、＋２Ｖから−０．１Ｖの範囲において調整可能であるような定数であるとしたが、必ずしもこれに限定されず、例えば、放電検出部１６にて放電検出し、高域フィルタ回路１７から出力される出力電圧値として、最大イオン発生希望値となる値を最大にし、若干のマイナス電圧値を最小にすればよく、最大イオン発生希望値を通常のイオン発生希望値の５倍にするなど用途により設定してもよい。

また、本実施の形態においては、充電用コンデンサ２への充電電流を制御することによりイオン発生素子１３の放電周期の制御を行う構成であるが、必ずしもこれに限定されず、充電用コンデンサ２への充電はイオン発生装置１００への入力電圧とし、充電周期の最短より短い期間で充電を完了させる構成として、タイマーＩＣ（一般的な５５５ＩＣ）によりサイリスタ１１のゲートをＯＮさせる構成とし、タイマーＩＣのタイミング抵抗の可変をオペアンプ１８の出力からトランジスタなどで制御することもできる。このとき、充電用コンデンサ２への充電電流は制御されず、イオン発生素子１３の放電周期を制御する構成となる。

また、本実施の形態のイオン発生装置１００は、好適にイオン発生機能を備えさせたい装置に用いてもよい。

次に、上記イオン発生装置１００を搭載する本実施の形態の空気調節装置について、図４および図５に基づいて説明する。

図４は、本実施の形態のイオン発生装置１００を搭載する空気調節装置２００の構成を示す図である。

図５は、上記空気調節装置２００の操作パネル２１０の構成例を示す図である。

本実施の形態の空気調節装置２００は、マイナスイオンを放出したり、空気中の除菌を行う装置であり、例えば、イオン発生機能を備える空気清浄機、エアコン、除湿機、または加湿器などである。

上記空気調節装置２００は、図４に示すように、装置内部にイオン発生装置１００を備えており、装置内部のイオン入り空気を装置外に放出するイオン入り空気放出口２０１と、空気調節装置２００のユーザが目視できて容易に操作できる位置にある操作パネル２１０とを備えている。なお、空気調節装置２００における図示しない残りの部分は、従来の一般的な構成で実現可能である。

上記操作パネル２１０は、図５に示すように、電源ボタン２１１、風量調節ボタン２１２、電圧設定手段としてのイオン調節ダイヤル２１３、並びに、ＬＥＤ２１１ａおよび２１２ａ〜２１２ｃを備えている。

上記電源ボタン２１１は、空気調節装置２００の電源のオン／オフを操作するためのボタンである。電源ボタン２１１が押下され、空気調節装置２００の電源がオン状態になると、ＬＥＤ２１１ａが点灯する。

上記風量調節ボタン２１２は、空気調節装置２００から放出される空気の風量を操作するためのボタンである。風量調節ボタン２１２を押下する毎に、風量は強、中、弱と変化する。その際、強、中、弱の風量に合わせて、ＬＥＤ２１２ａ〜２１２ｃが点灯する。

上記イオン調節ダイヤル２１３は、放出される空気中のイオン量を調節するためのダイヤルであり、イオン発生量が強から中を経て弱へと何段階かの調節幅を有している。イオン調節ダイヤル２１３を操作すると、操作した調節量に応じて電圧が設定され、設定された電圧が、イオンを発生させるイオン発生回路３０に入力される。

上記の構成により、空気調節装置２００は、操作パネル２１０の電源ボタン２１１が押下されることにより、電源がオンされ、イオン調節ダイヤル２１３によって調節されたイオン量がイオン発生装置１００から発生し、風量調節ボタン２１２によって調節された風量のイオン入り空気が空気調節装置２００の内部に備えられたファンモータ（図示しない）から送られ、イオン入り空気放出口２０１から装置外に放出される。

したがって、本実施の形態の空気調節装置２００は、空気調節装置２００のユーザが目視できて容易に操作できる位置にある操作パネル２１０を備えているので、空気調節装置２００の使用中にも、不安定になることなく、ユーザがイオン発生量を容易に調節することができる。

なお、本実施の形態の空気調節装置２００では、操作パネル２１０に電源ボタン２１１、風量調節ボタン２１２、およびイオン調節ダイヤル２１３を備える例を示したが、これに限らない。必要に応じた発生イオンの種類を切り替える操作機能を備えてもよいし、プラスイオンとマイナスイオンの比率を変更する操作機能を備えてもよい。また、空調感知部などを備えて、自動的に調節させるような機能を備えてもよい。好適に操作機能を追加したり、組み合わせたりすることが可能である。

また、本実施の形態の空気調節装置２００では、操作パネル２１０にボタンやダイヤルを備える例を示したが、これに限らず、通信機能を有して、リモコンを用いて調節してもよい。この場合、ユーザは、空気調節装置２００から離れた位置にいても、通信可能範囲が許す限り、空気調節装置２００を操作することが可能となる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

本発明のイオン発生装置および空気調節装置は、マイナスイオンを発生したり、空気中の除菌ができる空気清浄機、エアコン、除湿機、または加湿器などに好適に利用できる。

本発明におけるイオン発生装置の実施の一形態を示す回路図である。 上記イオン発生装置の昇圧トランスの２次巻線の高圧出力電圧を示す波形図である。 上記イオン発生装置の昇圧トランスの２次巻線の高圧出力電圧の放電部分を示す拡大図である。 上記イオン発生装置を備えた空気調節装置を示す斜視図である。 上記空気調節装置の操作パネルを示す構成図である。 従来のイオン発生装置を示す回路図である。

符号の説明

１ トランジスタ（電圧発生周期制御手段）
２ 充電用コンデンサ（電圧発生周期制御手段、放電発生電圧発生手段）
３ シャントレギュレータ（電圧発生周期制御手段）
４ トランジスタ（電圧発生周期制御手段）
５ 抵抗（電圧発生周期制御手段）
６ 抵抗（電圧発生周期制御手段）
８ 抵抗（電圧発生周期制御手段）
１１ サイリスタ（放電発生電圧発生手段）
１２ 昇圧トランス（放電発生電圧発生手段）
１２ａ １次巻線
１２ｂ ２次巻線
１３ イオン発生素子
１４ リレー
１５ ダイオード
１６ 放電検出部（放電量検出手段）
１７ 高域フィルタ回路（電圧発生周期制御手段）
１８ オペアンプ（電圧発生周期制御手段）
１９ 抵抗（電圧発生周期制御手段）
２０ コンデンサ（電圧発生周期制御手段）
２１ 抵抗（電圧発生周期制御手段）
２２ 抵抗（電圧発生周期制御手段）
２３ オペアンプ（電圧発生周期制御手段）
２４ トランジスタ（電圧発生周期制御手段）
３０ イオン発生回路
５０ イオン発生量設定部（電圧発生周期調節手段）
５１ 基準電圧
５２ 基準電圧
５３ 可変抵抗
５４ 抵抗
１００ イオン発生装置
２００ 空気調節装置
２０１ イオン入り空気放出口
２１０ 操作パネル
２１１ 電源ボタン
２１２ 風量調節ボタン
２１３ イオン調節ダイヤル（電圧発生周期調節手段）

Claims (8)

1. 放電発生電圧の印加による放電によってイオンを発生するイオン発生素子と、
   上記イオン発生素子が放電する放電量を検出する放電量検出手段と、
   調節可能な電圧発生周期で、上記放電発生電圧を発生する放電発生電圧発生手段と、
   上記放電量検出手段によって検出された放電量に応じて、上記放電発生電圧発生手段における放電発生電圧の発生周期を制御する電圧発生周期制御手段と、
   上記放電発生電圧発生手段で使用する電圧発生周期を調節する電圧発生周期調節手段とを備え、
   上記電圧発生周期調節手段は、
   一定の電圧を発生する電源と、該電源に電気的に接続された可変抵抗とを備え、
   上記可変抵抗の設定抵抗値による上記一定の電圧を分圧した値によって、上記放電発生電圧の発生周期を調節することを特徴とするイオン発生装置。
2. 上記電圧発生周期制御手段は、
   上記電圧発生周期調節手段によって調節された電圧発生周期による放電量と、上記放電量検出手段によって検出された放電量とが同じになるように、上記放電発生電圧発生手段における放電発生電圧の発生周期を制御することを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
3. 上記電圧発生周期制御手段は、
   発生する放電量を一定に保つように、上記放電発生電圧発生手段における放電発生電圧の発生周期を制御することを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
4. 上記放電発生電圧発生手段は、
   電荷を充電するコンデンサを備え、
   該コンデンサに充電された電荷を上記放電発生電圧として発生させることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
5. 上記電圧発生周期制御手段は、
   上記コンデンサに充電される電流値を一定に保つことによって、上記放電発生電圧の発生周期を制御することを特徴とする請求項４に記載のイオン発生装置。
6. 上記電圧発生周期制御手段は、
   上記放電量検出手段によって検出された放電量に応じて、上記コンデンサに充電される電流値を一定に制御することを特徴とする請求項５に記載のイオン発生装置。
7. 上記電圧発生周期調節手段によって調節される電圧発生周期がゼロに調節されることにより、イオン発生動作を停止することを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
8. イオンを発生するイオン発生装置を備えて空気を調節する空気調節装置において、
   上記イオン発生装置は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のイオン発生装置であることを特徴とする空気調節装置。
   

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