JP5002843B2 - 高圧電源およびイオン生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、巻き線トランスに電圧を印加してパルス状の高電圧を発生する高圧電源およびイオン生成装置に関する。

従来、コロナ放電を発生させてイオンを生成するイオン生成装置や、プラズマ放電を発生させるプラズマ発生装置において、巻き線トランスに電圧を印加してパルス状の高電圧を発生する高圧電源が使用されている（例えば、特許文献１及び２を参照。）。

特許文献１の除電装置（イオン生成装置）において使用されている高圧電源では、直流電源に、トランスと倍電圧整流回路で構成された正極性の高電圧発生回路が第１のスイッチを介して接続され、トランスと倍電圧整流回路で構成された負極性の高電圧発生回路が第２のスイッチを介して接続されている。そして、この高圧電源では、第１のスイッチと第２のスイッチとを交互に周期的にオン・オフすることで、０．１〜６０Ｈｚの周波数で正及び負のパルス高電圧を交互に周期的に発生させる。

また、特許文献２の高圧電源は、４個の半導体スイッチング素子をＨブリッジ接続したＨブリッジスイッチング回路と、これを５つのＯＮ／ＯＦＦの組み合わせ態様で順次繰り返しスイッチング動作させるスイッチング制御回路と、その出力電圧を昇圧する高圧トランスとを備える。そして、Ｈブリッジスイッチング回路の出力は、直流分を除去するカップリングコンデンサを介して高圧トランスの一次側に印加される。この高圧電源では、４個の半導体スイッチング素子を一定の順序でスイッチングさせて、急峻な正負対称のパルス信号波形を出力させ、直流分除去用のカップリングコンデンサを通して高圧トランスに入力することにより、パルス幅の狭い、立ち上がり・立ち下がりの非常に早い急峻なパルス高電圧を発生させる。
特開２０００−５８２９０号公報 特開２０００−２７８９６２号公報

しかしながら、特許文献１の高圧電源では、該高圧電源を接続する回路の時定数に応じて、出力されるパルス高電圧の立ち上がり・立ち下がりの波形やパルス幅が定まる。すなわち、特許文献１のようにイオン生成用の電極に接続した高圧電源では、一般に電極の容量・抵抗が大きいため、所望の波高値のパルス高電圧を高周波で発生させることは困難である。しかも、正極性の高電圧発生回路と負極性の高電圧発生回路とをそれぞれ備えるため、コスト的に不利である。一方、特許文献２の高圧電源では、カップリングコンデンサを介することにより直流成分をカットして、高圧トランスへの入力を微分波形としているため、出力されるパルス高電圧の波高値の制御は困難である。

本発明は、上記事情に鑑み、簡易な構成で、波高値を容易に制御可能なパルス状の高電圧を出力できる高圧電源およびイオン生成装置を提供することを目的とする。

本発明の高圧電源は、一次巻き線および二次巻き線を有する巻き線トランスと、正極性の複数のパルス電圧から成る正極側パルス列と、負極性の複数のパルス電圧から成る負極側パルス列とのうち少なくともいずれかを出力して、該一次巻き線に印加するパルス列出力回路と、該パルス列出力回路に制御信号を与える制御回路とを備え、該パルス列の該一次巻き線への印加に応じてパルス状の正極性の高電圧およびパルス状の負極性の高電圧のうち少なくともいずれかを該二次巻き線から出力する高圧電源であって、
前記パルス列出力回路は、前記正極側パルス列の各パルス電圧のパルス幅と該正極側パルス列において互いに隣り合うパルス電圧同士の間の幅であるパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方と、前記負極側パルス列の各パルス電圧のパルス幅と該負極側パルス列において互いに隣り合うパルス電圧同士の間の幅であるパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方とを、前記制御回路から与えられる制御信号に応じて調整可能に構成され、
前記制御回路は、前記巻き線トランスの二次巻き線から出力される前記パルス状の高電圧の立ち上がり時に、該巻き線トランスの磁気飽和が抑制されると共に前記パルス状の高電圧の波形が調整されるように、前記制御信号により、前記パルス列出力回路から出力される前記パルス列の各パルス電圧の前記パルス幅と前記パルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする（第１発明）。

この第１発明において、巻き線トランスは、一次巻き線に印加されるパルス電圧に応じて、二次巻き線からパルス状の高電圧が出力されるものであり、一次巻き線に印加されるパルス電圧が変化すると、二次巻き線から出力されるパルス状の高電圧の出力タイミングや波高値、従って高電圧の波形が変化する。
このとき、パルス列出力回路は、複数のパルス電圧から成るパルス列を一次巻き線に印加するものであり、しかも、パルス列出力回路は、正極側パルス列の各パルス電圧のパルス幅とパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方と、負極側パルス列の各パルス電圧のパルス幅とパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方とを、それぞれ、制御回路から与えられる制御信号に応じて調整可能である。
よって、制御回路により、パルス列出力回路から出力されるパルス列の各パルス電圧のパルス幅とパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方を制御することにより、出力される正極性および負極性のパルス状の高電圧についてそれぞれ、波高値の調整を含む波形の調整を行うことができる。しかも、本発明によれば、１つの巻き線トランスから、正極性のパルス状の高電圧と負極性のパルス状の高電圧とのいずれも発生させることが可能である。

従って、第１発明の高圧電源によれば、簡易な構成で、波高値の調整を含む波形を容易に制御可能なパルス状の高電圧を出力することができる。

また、巻き線トランスの一次巻き線にパルス電圧を印加する場合、パルス状の高電圧の立ち上がり時に、巻き線トランスのコアが磁気飽和するような過大なエネルギーを与えてしまうと、巻き線トランス自体の発熱量が多くなり、巻き線トランスの寿命が短くなってしまう。このとき、本発明の高圧電源によれば、制御回路により、パルス列の各パルス電圧のパルス幅とパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方を制御することで、巻き線トランスに印加されるエネルギー量を容易に制御することができる。
よって、この制御回路により、出力されるパルス状の高電圧の立ち上がり時に、巻き線トランスの磁気飽和が抑制されると共に前記パルス状の高電圧の波形が調整されるように、パルス幅とパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方を制御することにより、巻き線トランスが磁気飽和しない範囲で所望の波形を得ることができる。

上記第１発明の高圧電源において、前記制御回路は、前記巻き線トランスの二次巻き線から出力される前記パルス状の高電圧がピーク値に達した後に、該巻き線トランスの逆極性の電圧の発生が抑制されるように、前記制御信号により、前記パルス列出力回路から出力される前記パルス列の各パルス電圧の前記パルス幅と前記パルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方を制御することが好ましい（第２発明）。

すなわち、巻き線トランスの一次巻き線にパルス電圧を印加して、二次巻き線からパルス状の高電圧を出力させる場合、波高値が所望の値となるようにパルス電圧の印加を停止して電流が急激に変化すると、出力されるパルス状の高電圧がピーク値に達した後に、出力が０［Ｖ］になり、さらに逆極性側の電圧（逆電圧）が発生してしまう。このとき、本発明の高圧電源によれば、制御回路により、パルス列の各パルス電圧のパルス幅とパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方を制御することで、巻き線トランスの電流を容易に制御することができる。よって、この制御回路により、出力されるパルス状の高電圧がピーク値に達した後に、逆電圧の発生が抑制されるようにパルス幅とパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方を制御することにより、逆電圧の発生を効果的に抑制することができる。

上記第１又は第２発明の高圧電源において、前記制御回路は、前記巻き線トランスの二次巻き線から、前記正極性の高電圧および負極性の高電圧が交互に周期的に出力されるように、前記パルス列出力回路に制御信号を与えることが好ましい（第３発明）。

この第３発明によれば、制御回路により、巻き線トランスの二次巻き線から、正極性の高電圧および負極性の高電圧を交互に周期的に出力できるものであるから、所望の波高値の正極性のパルス状の高電圧と負極性のパルス状の高電圧とからなる交流高電圧を容易に得ることができる。

または、第１又は第２発明の高圧電源において、前記制御回路は、前記巻き線トランスの二次巻き線から、前記正極性の高電圧および負極性の高電圧のうちいずれか一方が周期的に出力されるように、前記パルス列出力回路に制御信号を与えることが好ましい（第４発明）。

この第４発明によれば、制御回路により、巻き線トランスの二次巻き線から、正極性の高電圧および負極性の高電圧のうちいずれか一方を、周期的に出力できるものであるから、所望の波高値の正極性または負極性のパルス状の高電圧からなる直流高電圧を容易に得ることができる。

上記第４発明の高圧電源において、前記巻き線トランスの二次巻き線から周期的に出力される前記パルス状の高電圧が正極性である場合に、前記制御回路は、１周期期間内の前記パルス状の高電圧の休止期間に、前記巻き線トランスに残留する磁束が除去されるような負極性の電圧パルスからなる負極側パルス列を前記パルス列出力回路から出力させることが好ましい（第５発明）。

または、第４発明の高圧電源において、前記巻き線トランスの二次巻き線から周期的に出力される前記パルス状の高電圧が負極性である場合、前記制御回路は、１周期期間内の前記パルス状の高電圧の休止期間に、前記巻き線トランスに残留する磁束が除去されるような正極性の電圧パルスからなる正極側パルス列を前記パルス列出力回路から出力させることが好ましい（第６発明）。

すなわち、正極性または負極性の、単極性のパルス状の高電圧を出力させる場合、各周期における高電圧の出力の際に、巻き線トランスに残留する磁束があると、パルス状の高電圧を周期的に継続して出力していくうちに残留磁束が累積していき、高電圧が発生しなくなってしまう。このとき、本発明の高圧電源によれば、制御回路により、パルス幅とパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方を制御することにより、パルス列出力回路から出力される各極性のパルス列をそれぞれ容易に制御できる。よって、１周期期間内の正極性（負極性）のパルス状の高電圧の休止期間に、巻き線トランスに残留する磁束が除去されるような負極性（正極性）の電圧パルスからなる負極側（正極側）パルス列をパルス列出力回路から出力させることで、残留磁束を効果的に除去することができる。

または、第１又は第２発明の高圧電源において、前記制御回路は、前記巻き線トランスの二次巻き線から、１つの前記正極性のパルス状の高電圧または複数の前記正極性のパルス状の高電圧の時系列と、１つの前記負極性のパルス状の高電圧または複数の前記負極性のパルス状の高電圧の時系列とが、交互に周期的に出力されるように、前記パルス列出力回路に制御信号を与えることが好ましい（第７発明）。

この第７発明によれば、制御回路により、巻き線トランスの二次巻き線から、１つの正極性のパルス状の高電圧または複数の正極性のパルス状の高電圧の時系列と、１つの前記負極性のパルス状の高電圧または複数の負極性のパルス状の高電圧の時系列とを交互に周期的に出力できるものであるから、所望の波高値の、１または複数の正極性のパルス状の高電圧の時系列と、１または複数のパルス状の高電圧の時系列とからなる交流高電圧を容易に得ることができる。

また、第７発明の高圧電源において、前記制御回路は、前記各正極性のパルス状の高電圧の１周期期間内の休止期間にそれぞれ、前記巻き線トランスに残留する磁束が除去されるような負極性の電圧パルスからなる負極側パルス列を前記パルス列出力回路から出力させると共に、前記各負極性のパルス状の高電圧の１周期期間内の休止期間にそれぞれ、該巻き線トランスに残留する磁束が除去されるような正極性の電圧パルスからなる正極側パルス列を前記パルス列出力回路から出力させることが好ましい（第８発明）。

すなわち、制御回路により、パルス幅とパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方を制御することで、パルス列出力回路から出力される各極性のパルス列をそれぞれ容易に制御できる。よって、１周期のパターン内の、各正極性（負極性）のパルス状の高電圧の１周期期間内の休止期間にそれぞれ、巻き線トランスに残留する磁束が除去されるような負極性（正極性）の電圧パルスからなる負極側（正極側）パルス列をパルス列出力回路から出力させることで、残留磁束を効果的に除去することができる。

また、第１〜第８発明の高圧電源において、前記パルス列出力回路は、オン・オフをそれぞれ制御可能な第１のスイッチ素子および第２のスイッチ素子を直列に接続してなる第１の直列回路と、オン・オフをそれぞれ制御可能な第３のスイッチ素子および第４のスイッチ素子を直列に接続してなる第２の直列回路と、該第１の直列回路および第２の直列回路を並列に接続してなる並列回路に直流電圧を印加する直流電源とを備え、第１の直列回路の両スイッチ素子の間の箇所と前記第２の直列回路の両スイッチ素子の間の箇所とに前記巻き線トランスの一次巻き線の両端をそれぞれ接続して構成された回路であり、前記制御回路は、前記制御信号として、前記第１〜第４の各スイッチ素子のオン・オフを制御する信号を、前記パルス列出力回路に与えることが好ましい（第９発明）。

すなわち、前記第１〜第４の各スイッチ素子のオン・オフを制御することによって、前記正極側パルス列または負極側パルス列を生成して、該パルス列を一次巻き線に印加することができる。また、そのオン・オフの制御タイミングを適宜変更することで、正極側および負極側の各パルス列の出力タイミング（一次巻き線への印加タイミング）を調整することができ、いずれかのスイッチ素子をオンに維持させる時間を適宜変更することで、各パルス列の各パルス電圧の幅を調整することができる。

例えば、第１のスイッチ素子および第２のスイッチ素子のうち、直流電源の正極側のスイッチ素子が第１のスイッチ素子、直流電源の負極側のスイッチ素子が第２のスイッチ素子であるとする。また、第３のスイッチ素子および第４のスイッチ素子のうち、直流電源の正極側のスイッチ素子が第３のスイッチ素子、直流電源の負極側のスイッチ素子が第４のスイッチ素子であるとする。この場合、例えば、第１のスイッチ素子のオンに制御すると共に第２のスイッチ素子および第３のスイッチ素子をオフに制御した状態で、第４のスイッチ素子のオン・オフを繰り返すことによって、その第４のスイッチ素子のオン・オフに同期した正極側パルス列を巻き線トランスの一次巻き線に印加することができる。そして、このように第１〜第４のスイッチ素子のオン・オフを制御することの開始タイミングを変更することで、該正極側パルス列の出力タイミングを調整できる。さらに、第４のスイッチ素子のオンを継続する時間を変更することで、正極側パルス列の各パルス電圧のパルス幅とパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方を調整できる。

また、例えば、第３のスイッチ素子をオンに制御すると共に第４のスイッチ素子および第１のスイッチ素子をオフに制御した状態で、第２のスイッチ素子のオン・オフを繰り返すことによって、該第２のスイッチ素子のオン・オフに同期した負極側パルス列を巻き線トランスの一次巻き線に印加することができる。そして、このように第１〜第４のスイッチ素子のオン・オフを制御することの開始タイミングを変更することで、該負極側パルス列の出力タイミングを制御できる。さらに、第２のスイッチ素子のオンを継続する時間を変更することで、負極側パルス列の各パルス電圧のパルス幅とパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方を制御できる。

なお、例えば、前記制御回路から前記パルス列出力回路に与える制御信号は、所定の周期毎に、前記パルス列出力回路の出力を前記パルス電圧の出力状態と該パルス電圧の出力休止状態とのいずれかに制御する信号である。

または、例えば、前記制御回路から前記パルス列出力回路に与える制御信号は、所定の周期毎の１周期期間内で、前記パルス列出力回路の出力を前記パルス電圧の出力状態となる時間と該パルス電圧の出力休止状態となる時間とが所定の比率となるように制御する信号である。

次に、本発明のイオン生成装置は、上記第１〜第９発明のいずれかの高圧電源を搭載したことを特徴とする（第１０発明）。

すなわち、第１０発明のイオン生成装置では、第１〜第９発明の高圧電源から出力されるパルス状の高電圧を放電電極に印加することにより、放電電極からコロナ放電を発生させ、このコロナ放電によって空気イオンを生成する。
このとき、第１〜第９発明の高圧電源について説明したように、簡易な構成で、波形を容易に制御可能なパルス状の高電圧を出力できる高圧電源を使用することで、イオン生成装置の構成を簡易にできると共に、印加されるパルス状の高電圧の波形を制御することにより、生成される空気イオンの生成量や生成タイミングを容易に制御することができる。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を、図１〜図４を参照して説明する。図１は本実施形態の高圧電源３を搭載したイオン生成装置１の回路構成の概略を示す図である。なお、本実施形態の高圧電源３は、正極性のパルス状の高電圧および負極性のパルス状の高電圧が交互に周期的に出力される交流高圧電源である。

図１に示すように、イオン生成装置１は、放電電極２と、高圧電源３とを備えている。高圧電源３は、一次巻き線５ａおよび二次巻き線５ｂを有する巻き線トランス５と、この巻き線トランス５の一次巻き線５ａに印加する複数のパルス電圧からなるパルス列を出力するパルス列出力回路６と、制御回路４とを備えている。

巻き線トランス５の一次巻き線５ａおよび二次巻き線５ｂは、磁性材からなるコア（図示省略）に巻回されている。そして、二次巻き線５ｂの一端には、放電電極２が接続され、他端は接地されている。なお、放電電極２は針状のものであり、その先端が尖鋭に形成されている。また、放電電極２の先端部近傍には、接地された対向電極７が配置されている。

補足すると、図１では１つの放電電極２だけを記載しているが、複数の放電電極が二次巻き線５ｂの一端にケーブル等を介して接続されていてもよい。

パルス列出力回路６は、所謂Ｈブリッジ型の回路であり、第１のスイッチ素子７および第２のスイッチ素子８を直列に接続してなる第１の直列回路１１と、第３のスイッチ素子９および第４のスイッチ素子１０を直列に接続してなる第２の直列回路１２と、これらの直列回路１１，１２を並列に接続してなる並列回路１３に直流電圧を印加する直流電源１４とを備える。

各スイッチ素子７〜１０は、半導体スイッチ素子である。本実施形態では、第１および第３のスイッチ素子７，９は、ｐチャネルＦＥＴにより構成され、第２および第４のスイッチ素子８，１０は、ｎチャネルＦＥＴにより構成されている。そして、各スイッチ素子７〜１０は、それぞれの制御信号入力部であるゲートが制御回路４に接続され、該制御回路４から与えられる制御信号（オン・オフ信号）に応じて、各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ（ソース・ドレン間の導通・遮断）が制御されるようになっている。

なお、各スイッチ素子７〜１０を、スイッチングトランジスタにより構成してもよい。あるいは、ＦＥＴとスイッチングトランジスタとを混在させてもよい。例えば、スイッチ素子７〜１０のうちのスイッチ素子７，９をＦＥＴにより構成し、スイッチ素子８，１０をスイッチングトランジスタにより構成してもよい。

第１および第２のスイッチ素子７，８を含む第１の直列回路１１のスイッチ素子７側の一端（スイッチ素子７のソース）と、第３および第４のスイッチ素子９，１０を含む第２の直列回路１２のスイッチ素子９側の一端（スイッチ素子９のソース）とが接続されると共に、第１の直列回路１１のスイッチ素子８側の他端（スイッチ素子８のソース）と、第２の直列回路１２のスイッチ素子１０側の他端（スイッチ素子１０のソース）とが接続されている。これにより、第１の直列回路１１と第２の直列回路１２とが並列に接続されて前記並列回路１３が構成されている。

そして、この並列回路１３のスイッチ素子７，９側の一端が、直流電圧（例えば２４Ｖ）を出力する直流電源１４の正極に接続されている。また、並列回路１３のスイッチ素子８，１０側の他端は接地されている。なお、直流電源１４の負極は接地されており、並列回路１３のスイッチ素子８，１０側の他端に導通している。これにより、直流電源１４から並列回路１３に直流電圧が印加されるようになっている。

第１の直列回路１１の両スイッチ素子７，８の間の箇所１１ａと、第２の直列回路１２の両スイッチ素子９，１０の間の箇所１２ａとが、パルス列出力回路６の一対の出力部１１ａ，１２ａとなっており、この出力部１１ａ，１２ａに、前記巻き線トランス５の一次巻き線５ａの両端がそれぞれ接続されている。

なお、本実施形態では、パルス列出力回路６の出力部１１ａ，１２ａから巻き線トランス５の一次巻き線５ａに印加させる電圧に関し、出力部１１ａ側が出力部１２ａ側に対して正の電位となる電圧の極性を正極性、出力部１２ａ側が出力部１１ａ側に対して正の電位となる電圧の極性を負極性の電圧と定義する。この場合、本実施形態では、一次巻き線５ａに正極性の電圧が印加されたときに、二次巻き線５ｂに放電電極２側が正極性となる高電圧が発生し、一次巻き線５ａに負極性の電圧が印加されたときに、二次巻き線５ｂに放電電極２側が負極性となる高電圧が発生するようになっている。

制御回路４は、図示を省略するＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース回路などから構成されるものである。本実施形態では、制御回路４は、あらかじめＲＯＭに記憶保持されたプログラムや外部からあらかじめ入力されたデータなどに基づいて、各スイッチ素子７〜１０のゲートにオン・オフ信号（矩形波信号）を出力し、そのオン・オフ信号により、各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ制御を行なう。

次に、本実施形態の高圧電源３およびイオン生成装置１の動作について、図２〜図５を参照して説明する。

まず、本実施形態の高圧電源３の動作について説明する。ここで、一般的な巻き線トランスの二次巻き線に発生するパルス状の高電圧の特性について、図２を参照して説明する。図２において、横軸は時間であり、縦軸は電圧を示している。また、図２中の実線は、正極性のパルス状の高電圧ＶＰ０の１周期の波形を示し、期間Ｔ０は、パルス状の高電圧ＶＰ０の１周期期間を示す。１周期期間内において、一次巻き線５ａにパルス電圧が印加されると、まず、期間Ｔ１で、パルス状の高電圧ＶＰ０が立ち上がり、ピーク値Ｐ０に達する。このパルス状の高電圧の立ち上がり時（期間Ｔ１）に印加されるパルス電圧を制御することで、巻き線トランス５のコアの磁束飽和を生じない範囲で所望の波高値が得られるように、出力されるパルス状の高電圧の波高値を制御できる。次に、期間Ｔ２で、パルス状の高電圧ＶＰ０は、ピーク値Ｐ０に達した後に、出力が０［Ｖ］になり、さらに逆電圧が発生し、０［Ｖ］近傍に戻る。このピーク値Ｐ０に達した後（期間Ｔ２）に印加するパルス電圧を制御することで、逆電圧の発生を抑制できる。次に、期間Ｔ３で、パルス状の高電圧は０［Ｖ］近傍で安定し、休止期間となる。この休止期間（期間Ｔ３）に印加するパルス電圧を制御することで、各周期における残留磁束を除去できる。

次に、高圧電源３の制御回路４による各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ制御を説明する。図３は、各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ制御とそれに応じて巻き線トランス５の二次巻き線５ｂに発生する電圧（高電圧）との関係を例示するグラフである。

図３を参照して、本実施形態では、巻き線トランス５の二次巻き線５ｂに正極性の高電圧を発生させる場合には、図中の期間ＴＰで例示する如く、第１のスイッチ素子７をオン、第２のスイッチ素子８および第３のスイッチ素子９をオフにした状態で、第４のスイッチ素子１０のオン・オフを比較的高速で繰り返す。このとき、第４のスイッチ素子１０がオンとなっている状態でのみ、直流電源１４の出力電圧とほぼ同等の大きさの電圧値を有し、且つ、該第４のスイッチ素子１０が連続的にオンとなっている時間（オン時間）とほぼ同等の幅を有する正極性のパルス電圧（矩形波状のパルス電圧）が出力部１１ａ，１２ａ間に発生し、これが、巻き線トランス５の一次巻き線５ａに印加される。従って、図中の期間ＴＰにおいて、第４のスイッチ素子１０のオン・オフを繰り返すことにより、そのオン・オフ波形２０と同じ波形の電圧、すなわち、複数の正極性のパルス電圧を時系列的に並べてなる正極側パルス列が出力部１１ａ，１２ａから一次巻き線５ａに印加される。このように、各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ制御により、正極側パルス列の各パルス電圧のパルス幅とパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方が制御される。

この場合、期間ＴＰ（以下、正極側パルス列出力期間ＴＰという）内において、第４のスイッチ素子１０をオンにするタイミング（正極側パルス列の各パルス電圧の発生タイミング）や、第４のスイッチ素子１０のオン時間（正極側パルス列の各パルス電圧の幅）を適切に設定しておくことによって、巻き線トランス５の二次巻き線５ｂに、図３の最下段のグラフで示すように、正極性のパルス状（凸型状）の高電圧ＶＰを発生させることができる。

より詳しくは、本実施形態では、正極側パルス列出力期間ＴＰにおける第４のスイッチ素子１０のオン・オフ波形２０は、前半側オン・オフ波形２０ａと、後半側オン・オフ波形２０ｂとから構成される。そして、正極側パルス列出力期間ＴＰにおける正極側パルス列のうち、前半側オン・オフ波形２０ａに対応する部分（以下、正極側パルス列前半部という）は、正極性の高電圧ＶＰの発生タイミングと、正極性の高電圧ＶＰの波高値Ｐ（ピーク値）とを規定する機能を有する。すなわち、正極側パルス列前半部の開始タイミング（前半側オン・オフ波形２０ａの開始タイミング）が、正極性の高電圧ＶＰの立ち上がりタイミングとなるので、該正極側パルス列前半部の開始タイミングを変化させることによって、図３に参照符号ＶＰ’を付して例示するように正極性の高電圧の発生タイミングを変化させることができる。また、正極側パルス列前半部のいずれかのパルス電圧の幅を変化させ、該正極側パルス列の各パルス電圧の幅の総和（前半側オン・オフ波形２０ａにおけるトータルのオン時間）を変化させることによって、巻き線トランス５のコアの磁束飽和を生じない範囲で、図３に参照符号ＶＰ''を付して例示するように正極性の高電圧の波高値を変化させることができる。この場合、基本的には、正極側パルス列の各パルス電圧の幅の総和を長くするほど、正極性の高電圧の波高値が増加することとなる。この正極側パルス列前半部による制御が、図２の期間Ｔ１における波高値制御に相当する。

また、正極側パルス列のうち、後半側オン・オフ波形２０ｂに対応する部分（以下、正極側パルス列後半部という）は、正極性の高電圧ＶＰがピーク値から０［Ｖ］まで低下した直後に、二次巻き線５ｂに負極性の逆電圧が発生するのを防止する機能を有する。すなわち、正極性の高電圧ＶＰがピーク値から０［Ｖ］まで低下する過程や、０［Ｖ］の近傍付近で１つ、または複数の正極性のパルス電圧を出力部１１ａ，１２ａから一次巻き線５ａに印加することによって、該二次巻き線５ｂに負極性の逆電圧が発生するのを防止することができる。この正極側パルス列後半部による制御が、図２の期間Ｔ２における逆電圧制御に相当する。

また、本実施形態では、巻き線トランス５の二次巻き線５ｂに負極性の高電圧を発生させる場合には、図中の期間ＴＮで例示する如く、第３のスイッチ素子９をオン、第１のスイッチ素子７および第４のスイッチ素子１０をオフにした状態で、第２のスイッチ素子８のオン・オフを比較的高速で繰り返す。このとき、第２のスイッチ素子８がオンとなっている状態でのみ、直流電源１４の出力電圧とほぼ同等の大きさの電圧値を有し、且つ、該第２のスイッチ素子８のオン時間とほぼ同等の幅を有する負極性のパルス電圧（矩形波状のパルス電圧）が出力部１１ａ，１２ａ間に発生し、これが、巻き線トランス５の一次巻き線５ａに印加される。従って、図中の期間ＴＮにおいて、第２のスイッチ素子８のオン・オフを繰り返すことにより、そのオン・オフ波形２１と同等の波形の電圧、すなわち、複数の負極性のパルス電圧から成る負極側パルス列が出力部１１ａ，１２ａから一次巻き線５ａに印加される。このように、各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ制御により、負極側パルス列の各パルス電圧のパルス幅とパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方が制御される。

この場合、期間ＴＮ（以下、負極側パルス列出力期間ＴＮという）内において、第２のスイッチ素子８をオンにするタイミング（負極側パルス列の各パルス電圧の発生タイミング）や、第２のスイッチ素子８のオン時間（負極側パルス列の各パルス電圧の幅）を適切に設定しておくことによって、巻き線トランス５の二次巻き線５ｂに、図３の最下段のグラフで示すように負極性のパルス状（凸型状）の高電圧ＶＮを発生させることができる。

より詳しくは、本実施形態では、正極側パルス列出力期間ＴＰの場合と同様に、負極側パルス列出力期間ＴＮにおける第２のスイッチ素子８のオン・オフ波形２１は、前半側オン・オフ波形２１ａと、後半側オン・オフ波形２１ｂとから構成される。そして、負極側パルス列出力期間ＴＮにおける負極側パルス列のうち、前半側オン・オフ波形２１ａに対応する部分（以下、負極側パルス列前半部という）は、負極性の高電圧ＶＮの発生タイミングと、負極性の高電圧ＶＮの波高値Ｎ（ピーク値）とを規定する機能を有する。すなわち、負極側パルス列前半部の開始タイミングが、負極性の高電圧ＶＮの立ち上がりタイミングとなるので、該負極側パルス列前半部の開始タイミングを変化させることによって、図３に参照符号ＶＮ’を付して例示するように負極性の高電圧の発生タイミングを変化させることができる。また、負極側パルス列前半部の１つ以上のパルス電圧の幅を変化させ、該負極側パルス列の各パルス電圧の幅の総和（前半側オン・オフ波形２１ａにおけるトータルのオン時間）を変化させることによって、巻き線トランス５のコアの磁束飽和を生じない範囲で、図３に参照符号ＶＮ''を付して例示するように負極性の高電圧の波高値を変化させることができる。この場合、基本的には、負極側パルス列の各パルス電圧の幅の総和を長くするほど、負極性の高電圧の波高値の大きさ（絶対値）が増加することとなる。

また、負極側パルス列のうち、後半側オン・オフ波形２１ｂに対応する部分（以下、負極側パルス列後半部という）は、負極性の高電圧ＶＮの大きさがピーク値から０［Ｖ］まで低下した直後に、二次巻き線５ｂに正極性の逆電圧が発生するのを防止する機能を有する。すなわち、負極性の高電圧ＶＮの大きさがピーク値から０［Ｖ］まで低下する過程や、０［Ｖ］の近傍付近で１つ、または複数の負極性のパルス電圧を出力部１１ａ，１２ａから一次巻き線５ａに印加することによって、該二次巻き線５ｂに正極性の逆電圧が発生するのを防止することができる。

このように、制御回路４からの制御信号により、印加されるパルス電圧を制御することで、正極性の高電圧ＶＰおよび負極性の高電圧ＶＮのうちの少なくともいずれか一方の波高値を容易に制御することができる。

なお、正極性の高電圧ＶＰおよび負極性の高電圧ＶＮのうちの少なくともいずれか一方の波高値Ｐ，Ｎを制御する場合には、制御回路４に入力するスイッチオン・オフデータのうちの、前記正極側パルス列出力期間ＴＰにおける第４のスイッチ素子１０のオン・オフ波形２０のパターン（ひいては正極側パルス列のパターン）、あるいは、前記負極側パルス列出力期間ＴＮにおける第２のスイッチ素子８のオン・オフ波形２１のパターン（ひいては負極側パルス列のパターン）を変化させる。これにより、波高値ＰまたはＮを変化させることができる。なお、これらのオン・オフ波形２０，２１のパターンを変化させる場合には、例えば、あらかじめ複数種類のスイッチオン・オフデータを用意しておき、それらのスイッチオン・オフデータのうちの１つを選択的に制御回路４に入力するようにすればよい。

さらに、高圧電源３において、制御回路４は、前記正極側パルス列出力期間ＴＰの如く、第１のスイッチ素子７をオン、第２のスイッチ素子８および第３のスイッチ素子９をオフにしつつ、第４のスイッチ素子１０のオン・オフを繰り返すように、各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ制御を行なう正極側パルス列出力制御と、前記負極側パルス列出力期間ＴＮの如く、第３のスイッチ素子９をオン、第１のスイッチ素子７および第４スイッチ素子１０をオフにしつつ、第２のスイッチ素子８のオン・オフを繰り返すように、各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ制御を行なう負極側パルス列出力制御とを、互いに同一の周期で交互に実行する。

なお、本実施形態では、正極側パルス列出力期間ＴＰと負極側パルス列出力期間ＴＮとの間の期間では、図３に示す如く、第１のスイッチ素子７および第３のスイッチ素子９をオンに制御すると共に、第２のスイッチ素子８および第４のスイッチ素子１０をオフに制御する。

図４は、このように各スイッチ素子８〜１０のオン・オフ制御を行なった場合に、巻き線トランス５の二次巻き線５ｂに発生する高電圧（交流高電圧）の波形の例を示すグラフである。図示の如く、二次巻き線５ｂには、正極性の高電圧ＶＰと、負極性の高電圧ＶＮとが一定の周期Ｔａで交互に発生する。そして、このように発生する高電圧が、二次巻き線５ｂから出力され、イオン生成装置１の放電電極２に対向電極７との間で印加されることとなる。

この場合、本実施形態では、周期Ｔａはあらかじめ定められた一定周期とされ、例えば、５ｍ秒（周波数換算で２００Ｈｚ）である。そして、制御回路４には、正極性の高電圧ＶＰの各周期Ｔａにおける正極側パルス列出力制御の開始タイミング（正極性の高電圧ＶＰの立ち上がりタイミング）と、負極側パルス列の出力制御の開始タイミング（負極性の高電圧ＶＮの立ち上がりタイミング）との間の時間間隔Ｔｂ（以下、正負間時間Ｔｂという）を規定するデータや、正極側パルス列出力制御における第４のスイッチ素子１０のオン・オフ波形２０のパターンを規定するデータ、負極側パルス列出力制御における第２のスイッチ素子８のオン・オフ波形２１のパターンを規定するデータ等を外部から入力することができるようになっている。

これらのデータは、例えば、正極性の高電圧ＶＰの１周期Ｔａの期間における所定の刻み時間（例えば２０μｓ）毎の各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ状態を示すデータ（以下、スイッチオン・オフデータという）により構成される。

そして、制御回路４は、入力されたスイッチオン・オフデータを基に、正極側パルス列出力制御と負極側パルス列出力制御とを交互に実行し、各スイッチ素子７〜１０のオン・オフを制御する。この場合、制御回路４は、各周期Ｔａにおいて、所定の刻み時間毎に、スイッチオン・オフデータに従って各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ制御を行なう。

なお、正負間時間Ｔｂを制御する場合には、制御回路４に現在入力されているスイッチオン・オフデータに対し、正極側パルス列出力期間ＴＰの開始タイミングを基準とする負極側パルス列出力期間ＴＮの開始タイミングだけを変化させたスイッチオン・オフデータを作成し、それを制御回路４に改めて入力する。これにより、正負間時間Ｔｂを変化させることができる。この場合、負極側パルス列出力期間ＴＮの開始タイミングだけを変化させるに際しては、負極側パルス列出力期間ＴＮの開始タイミングを所定の時間ずつ、ずらすようにようにすればよい。

補足すると、本実施形態では、正極側パルス列出力期間ＴＰにおいて、第３のスイッチ素子９をオフ状態に維持したが、第４のスイッチ素子１０をオン状態に制御する時に第３のスイッチ素子９をオフ状態に制御し、第４のスイッチ素子１０をオフ状態に制御する時に第３のスイッチ素子９をオン状態に制御するようにしてもよい。換言すれば、第４のスイッチ素子１０のオン、オフと逆に、第３のスイッチ素子９をオフ、オンに制御するようにしてもよい。同様に、負極側パルス列出力期間ＴＮにおいて、第２のスイッチ素子８をオン状態に制御する時に第１のスイッチ素子７をオフ状態に制御し、第２のスイッチ素子８をオフ状態に制御する時に第１のスイッチ素子７をオン状態に制御するようにしてもよい。換言すれば、第２のスイッチ素子８のオン、オフと逆に、第１のスイッチ素子７をオフ、オンに制御するようにしてもよい。

このようにすることにより、特に、第４のスイッチ素子１０のオンの直後のオフの時間や、第２のスイッチ素子８のオンの直後のオフの時間が比較的長くなるような場合に、巻き線トランス５の一次巻き線５ａに流れる電流が急激に変化するのを防止し、ひいては、正極性の高電圧ＶＰおよび負極性の高電圧ＶＮの変化を滑らかに行なうことが可能となる。

また、本実施形態では、正極側パルス列出力期間ＴＰにおける第４のスイッチ素子１０は、所定の刻み時間毎に、オンまたはオフのいずれかに制御されるようにしているが、該所定の刻み時間内で第４のスイッチ素子１０がオンとなる時間の割合であるデューティを制御するようにしてもよい。この場合、正極側パルス列出力期間ＴＰにおける第４のスイッチ素子１０のオン・オフ波形のうちの、前半部の波形におけるデューティを調整することによって、正極性の高電圧の波高値をさらに微細に調整することができる。また、後半部の波形におけるデューティを適宜調整することによって、正極性の高電圧が０［Ｖ］に低下した直後に、負極性の逆電圧が生じるのを防止できる。同様に、負極側パルス列出力期間ＴＮにおける第２のスイッチ素子８のオン・オフの制御では、所定の刻み時間内で第２のスイッチ素子８がオンとなる時間の割合であるデューティを制御するようにしてもよい。この場合、負極側パルス列出力期間ＴＮにおける第２のスイッチ素子８のオン・オフ波形のうちの、前半部の波形におけるデューティを調整することによって、負極性の高電圧の波高値をさらに微細に調整することができる。また、後半部の波形におけるデューティを適宜調整することによって、負極性の高電圧が０［Ｖ］に低下した直後に、正極性の逆電圧が生じるのを防止できる。

以上が、本実施形態の高圧電源３の作動である。

本実施形態の高圧電源３によれば、簡易な構成で、波高値を容易に制御可能なパルス状の高電圧を出力できる。これにより、出力される高電圧の立ち上がり時に、磁気飽和が発生しない範囲で所望の波高値を得ることができると共に、出力される高電圧がピーク値に達した後に、逆電圧の発生を効果的に抑制することができる。

次に、本実施形態の高圧電源３を搭載したイオン生成装置１の作動について説明する。イオン生成装置１では、巻き線トランス５の二次巻き線５ｂから放電電極２に正極性の高電圧ＶＰが印加されている時に、放電電極２の先端部近傍で発生するコロナ放電によって、正極性の空気イオンが生成される。そして、その生成された正極性の空気イオンが放電電極２の先端部近傍から離れる方向に放出される。また、二次巻き線５ｂから放電極２の負極性の高電圧ＶＮが印加されている時に、放電電極２の先端部近傍で発生するコロナ放電によって、負極性の空気イオンが生成される。そして、その生成された負極性の空気イオンが放電電極２の先端部近傍から離れる方向に放出される。

このとき、正極性の高電圧ＶＰの波高値Ｐが高くなるほど、正極性の空気イオンの量が多くなり、負極性の高電圧ＶＮの波高値Ｎが高くなるほど、負極性の空気イオンの量が多くなる。よって、波高値Ｐ，Ｎを制御することにより、正および負の空気イオンの量を制御することができる。また、正極性の高電圧ＶＰと負極性の高電圧ＶＮとの周期Ｔａや正負間時間Ｔｂを制御することにより、正および負の空気イオンの生成タイミングを制御することができる。

以上が、本実施形態のイオン生成装置１の作動である。

本実施形態のイオン生成装置１によれば、高圧電源３を使用することで、装置構成を簡易にできると共に、生成される空気イオンの生成量や生成タイミングを容易に制御することができる。

なお、イオン生成装置１には、放電電極２の近辺に空気イオンを輸送する空気流を発生させるファンなどが備えられていてもよい。

さらに、本実施形態のイオン生成装置１では、放電電極２を巻き線トランス５の二次巻き線５ｂの一端に直接的に接続したが、抵抗素子を介して二次巻き線５ｂに接続してもよく、あるいは、容量素子を介して放電電極２を二次巻き線５ｂに接続するようにしてもよい。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態の高圧電源を、図５を参照して説明する。本実施形態の高圧電源は、正極性のパルス状の高電圧のみを出力する直流高圧電源である。本実施形態の高圧電源は、第１実施形態の高圧電源と、制御回路４による各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ制御のみが相違する。本実施形態の回路構成は、図１に示す第１実施形態の回路構成と同じであるので、以下では、同一の構成は同一の符号を付して説明を省略する。図５は、本実施形態の高圧電源における各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ制御とそれに応じて巻き線トランス５の二次巻き線５ｂに発生する電圧（高電圧）との関係を例示するグラフである。

図５を参照して、本実施形態の高圧電源では、巻き線トランス５の二次巻き線５ｂに高電圧を発生させる場合に、第１実施形態と同様に、図中の期間ＴＰで例示する如く、正極側パルス列が出力部１１ａ，１２ａから一次巻き線５ａに印加される。このとき、正極側パルス列出力期間ＴＰにおける第４のスイッチ素子１０のオン・オフ波形２０は、前半側オン・オフ波形２０ａと、後半側オン・オフ波形２０ｂとから構成される。そして、正極側パルス列出力期間ＴＰにおける正極側パルス列のうち、正極側パルス列前半部は、正極性の高電圧ＶＰの発生タイミングと、正極性の高電圧ＶＰの波高値Ｐ（ピーク値）とを規定する機能を有する。すなわち、正極側パルス列前半部の開始タイミング（前半側オン・オフ波形２０ａの開始タイミング）が、正極性の高電圧ＶＰの立ち上がりタイミングとなるので、該正極側パルス列前半部の開始タイミングを変化させることによって、図５に参照符号ＶＰ’を付して例示するように正極性の高電圧の発生タイミングを変化させることができる。また、正極側パルス列前半部のいずれかのパルス電圧の幅を変化させ、該正極側パルス列の各パルス電圧の幅の総和（前半側オン・オフ波形２０ａにおけるトータルのオン時間）を変化させることによって、巻き線トランス５のコアの磁束飽和を生じない範囲で、図５に参照符号ＶＰ''を付して例示するように正極性の高電圧の波高値を変化させることができる。この場合、基本的には、正極側パルス列の各パルス電圧の幅の総和を長くするほど、正極性の高電圧の波高値が増加することとなる。この正極側パルス列前半部による制御が、図２の期間Ｔ１における波高値制御に相当する。

また、正極側パルス列のうち、正極側パルス列後半部は、正極性の高電圧ＶＰがピーク値から０［Ｖ］まで低下した直後に、二次巻き線５ｂに負極性の逆電圧が発生するのを防止する機能を有する。すなわち、正極性の高電圧ＶＰがピーク値から０［Ｖ］まで低下する過程や、０［Ｖ］の近傍付近で１つ、または複数の正極性のパルス電圧を出力部１１ａ，１２ａから一次巻き線５ａに印加することによって、該二次巻き線５ｂに負極性の逆電圧が発生するのを防止することができる。この正極側パルス列後半部による制御が、図２の期間Ｔ２における逆電圧制御に相当する。

さらに、本実施形態では、図５に示すように、正極側パルス列の印加が終わった後の、パルス状の高電圧の休止期間において、オン・オフ波形２０ｃに対応する負極側パルス列が一次巻き線５ａに印加される。この負極側パルス列は、正極性の高電圧ＶＰの休止時間に、巻き線トランス５の残留磁束を除去する機能を有する。すなわち、正極性の高電圧ＶＰの休止期間において、１つ又は複数の、単発の負極性のパルス電圧を出力部１１ａ，１２ａから一次巻き線５ａに印加することによって、巻き線トランス５のコアの残留磁束を除去することができる。この休止期間の負極側パルス列による制御が、図２の期間Ｔ３における残留磁束制御に相当する。

さらに、本実施形態の高圧電源において、制御回路４は、前記正極側パルス列出力期間ＴＰの如く、各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ制御を行なう正極側パルス列出力制御と、前記休止期間の負極側パルス列の如く、各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ制御を行なう負極側パルス列出力制御とを併せて、所定の周期で実行する。これにより、二次巻き線５ｂには、正極性の高電圧ＶＰが、所定の周期で発生する。以上説明した以外の作動は、第１実施形態と同じである。

本実施形態の高圧電源によれば、第１実施形態の高圧電源３と同様に、簡易な構成で、波高値を容易に制御可能なパルス状の高電圧を出力できる。これにより、出力される高電圧の立ち上がり時に、磁気飽和が発生しない範囲で所望の波高値を得ることができると共に、出力される高電圧がピーク値に達した後に、逆電圧の発生を効果的に抑制することができる。さらに、本実施形態では、正極性のパルス状の直流高電圧を出力することができ、しかも、制御回路４により、出力する高電圧の１周期期間内における残留磁束を除去するように負極側パルス列を制御することで、残留磁束が効果的に除去される。

なお、本実施形態では、正極側パルス列出力期間ＴＰにおける第４のスイッチ素子１０は、所定の刻み時間毎に、オンまたはオフのいずれかに制御されるようにしているが、該所定の刻み時間内で第４のスイッチ素子１０がオンとなる時間の割合であるデューティを制御するようにしてもよい。この場合、正極側パルス列出力期間ＴＰにおける第４のスイッチ素子１０のオン・オフ波形のうちの、前半部の波形におけるデューティを調整することによって、正極性の高電圧の波高値をさらに微細に調整することができる。また、後半部の波形におけるデューティを適宜調整することによって、正極性の高電圧が０［Ｖ］に低下した直後に、負極性の逆電圧が生じるのを防止できる。

また、本実施形態の高圧電源は、正極性のパルス状の高電圧のみを出力する正極性の直流高圧電源としたが、他の実施形態として、負極性のパルス状の高電圧のみを出力する負極性の直流高圧電源としてもよい。この場合、図６に示すように、図５と正負の極性が逆となるように、各極側のパルス列が印加される。

さらに、他の実施形態として、制御回路４は、巻き線トランス５の二次巻き線５ｂから、１つの正極性のパルス状の高電圧または複数の正極性のパルス状の高電圧の時系列と、１つの負極性のパルス状の高電圧または複数の負極性のパルス状の高電圧の時系列とが、交互に周期的に出力されるように、パルス列出力回路６に制御信号を与えるようにしてもよい。例えば、図７に、１つの負極性のパルス状の高電圧と、３つの正極性のパルス状の高電圧の高電圧の時系列とを、交互に周期的に出力する例を示す。この場合、制御回路４により、図５に示す正極性のパルス状の高電圧のみを出力するパルス列と、図６に示す負極性のパルス状の高電圧のみを出力するパルス列とを組み合わせたパルス列を、パルス列出力回路６の出力部１１ａ，１２ａから一次巻き線５ａに印加させればよい。

また、第１実施形態のイオン生成装置１において、高圧電源３の代わりに本実施形態の高圧電源を用いて、イオン生成装置を構成してもよい。

また、第１及び第２実施形態の高圧電源では、パルス列出力回路６としてＨブリッジ型の回路を用いたが、これに代わりに、プッシュプル回路やハーフブリッジ回路等を使用することも可能である。

本発明の第１実施形態の高圧電源およびイオン生成装置の回路構成の概略を示す図。 一般的な巻き線トランスの二次巻き線に発生する電圧（高電圧）の特性を示すグラフ。 図１の高圧電源に備えた各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ制御とそれに応じて巻き線トランス５の二次巻き線５ｂに発生する電圧（高電圧）との関係を例示するグラフ。 図１の高圧電源に備えた巻き線トランス５の二次巻き線５ｂに発生する高電圧の波形の例を示すグラフ。 本発明の第２実施形態の高圧電源に備えた各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ制御とそれに応じて巻き線トランス５の二次巻き線５ｂに発生する電圧（高電圧）との関係を例示するグラフ。 本発明の第２実施形態の高圧電源に備えた各スイッチ素子７〜１０のオン・オフ制御とそれに応じて巻き線トランス５の二次巻き線５ｂに発生する電圧（高電圧）との関係の他の例を示すグラフ。 本発明の第２実施形態の高圧電源に備えた巻き線トランス５の二次巻き線５ｂに発生する高電圧の波形の他の例を示すグラフ。

符号の説明

１…イオン生成装置、２…放電電極、３…高圧電源、４…制御回路、５…巻き線トランス、６…パルス列出力回路、７〜１０…スイッチ素子、１１…第１の直列回路、１２…第２の直列回路、１３…並列回路、１４…直流電源。

Claims (10)

1. 一次巻き線および二次巻き線を有する巻き線トランスと、正極性の複数のパルス電圧から成る正極側パルス列と、負極性の複数のパルス電圧から成る負極側パルス列とのうち少なくともいずれかを出力して、該一次巻き線に印加するパルス列出力回路と、該パルス列出力回路に制御信号を与える制御回路とを備え、該パルス列の該一次巻き線への印加に応じてパルス状の正極性の高電圧およびパルス状の負極性の高電圧のうち少なくともいずれかを該二次巻き線から出力する高圧電源であって、
   前記パルス列出力回路は、前記正極側パルス列の各パルス電圧のパルス幅と該正極側パルス列において互いに隣り合うパルス電圧同士の間の幅であるパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方と、前記負極側パルス列の各パルス電圧のパルス幅と該負極側パルス列において互いに隣り合うパルス電圧同士の間の幅であるパルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方とを、前記制御回路から与えられる制御信号に応じて調整可能に構成され、
   前記制御回路は、前記巻き線トランスの二次巻き線から出力される前記パルス状の高電圧の立ち上がり時に、該巻き線トランスの磁気飽和が抑制されると共に前記パルス状の高電圧の波形が調整されるように、前記制御信号により、前記パルス列出力回路から出力される前記パルス列の各パルス電圧の前記パルス幅と前記パルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする高圧電源。
2. 請求項１記載の高圧電源において、
   前記制御回路は、前記巻き線トランスの二次巻き線から出力される前記パルス状の高電圧がピーク値に達した後に、該巻き線トランスの逆極性の電圧の発生が抑制されるように、前記制御信号により、前記パルス列出力回路から出力される前記パルス列の各パルス電圧の前記パルス幅と前記パルス休止幅とのうちの少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする高圧電源。
3. 請求項１又は２記載の高圧電源において、
   前記制御回路は、前記巻き線トランスの二次巻き線から、前記正極性の高電圧および負極性の高電圧が交互に周期的に出力されるように、前記パルス列出力回路に制御信号を与えることを特徴とする高圧電源。
4. 請求項１又は２記載の高圧電源において、
   前記制御回路は、前記巻き線トランスの二次巻き線から、前記正極性の高電圧および負極性の高電圧のうちいずれか一方が周期的に出力されるように、前記パルス列出力回路に制御信号を与えることを特徴とする高圧電源。
5. 請求項４記載の高圧電源において、
   前記巻き線トランスの二次巻き線から周期的に出力される前記パルス状の高電圧は正極性であり、
   前記制御回路は、１周期期間内の前記パルス状の高電圧の休止期間に、前記巻き線トランスに残留する磁束が除去されるような負極性の電圧パルスからなる負極側パルス列を前記パルス列出力回路から出力させることを特徴とする高圧電源。
6. 請求項４記載の高圧電源において、
   前記巻き線トランスの二次巻き線から周期的に出力される前記パルス状の高電圧は負極性であり、
   前記制御回路は、１周期期間内の前記パルス状の高電圧の休止期間に、前記巻き線トランスに残留する磁束が除去されるような正極性の電圧パルスからなる正極側パルス列を前記パルス列出力回路から出力させることを特徴とする高圧電源。
7. 請求項１又は２記載の高圧電源において、
   前記制御回路は、前記巻き線トランスの二次巻き線から、１つの前記正極性のパルス状の高電圧または複数の前記正極性のパルス状の高電圧の時系列と、１つの前記負極性のパルス状の高電圧または複数の前記負極性のパルス状の高電圧の時系列とが、交互に周期的に出力されるように、前記パルス列出力回路に制御信号を与えることを特徴とする高圧電源。
8. 請求項７記載の高圧電源において、
   前記制御回路は、前記各正極性のパルス状の高電圧の１周期期間内の休止期間にそれぞれ、前記巻き線トランスに残留する磁束が除去されるような負極性の電圧パルスからなる負極側パルス列を前記パルス列出力回路から出力させると共に、前記各負極性のパルス状の高電圧の１周期期間内の休止期間にそれぞれ、該巻き線トランスに残留する磁束が除去されるような正極性の電圧パルスからなる正極側パルス列を前記パルス列出力回路から出力させることを特徴とする高圧電源。
9. 請求項１〜８のいずれか記載の高圧電源において、
   前記パルス列出力回路は、オン・オフをそれぞれ制御可能な第１のスイッチ素子および第２のスイッチ素子を直列に接続してなる第１の直列回路と、オン・オフをそれぞれ制御可能な第３のスイッチ素子および第４のスイッチ素子を直列に接続してなる第２の直列回路と、該第１の直列回路および第２の直列回路を並列に接続してなる並列回路に直流電圧を印加する直流電源とを備え、第１の直列回路の両スイッチ素子の間の箇所と前記第２の直列回路の両スイッチ素子の間の箇所とに前記巻き線トランスの一次巻き線の両端をそれぞれ接続して構成された回路であり、
   前記制御回路は、前記制御信号として、前記第１〜第４の各スイッチ素子のオン・オフを制御する信号を、前記パルス列出力回路に与えることを特徴とする高圧電源。
10. 請求項１〜９のいずれか記載の高圧電源を搭載したことを特徴とするイオン生成装置。

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