JP5198026B2 - 高電圧放電部の動作確認方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、高電圧放電部（例えば、イオン発生部、オゾン発生部、イグナイザー等）の動作確認方法に関する。

高電圧放電部の動作確認方法としては、動作確認を行う者が高電圧放電部の放電音を直に聞く方法や高電圧放電部の発生物の発生量（例えば、イオン発生部が発生するイオン量）を測定器（例えば、簡易なイオンカウンター）によって確認する方法がある。

特開２００３−２０７５２７号公報

上述した動作確認を行う者が高電圧放電部の放電音を直に聞く方法は、放電音がさほど大きな音ではないため聞き取りにくく高電圧放電部の動作確認が容易でない、又、高電圧が印加されている音源に動作確認を行う者が耳を近づけるため危険である。

さらに、上述した動作確認を行う者が高電圧放電部の放電音を直に聞く方法は、高電圧放電部の発生物の発生量を増やすために、高電圧放電部を２つ設け、その２つの高電圧放電部を互いに近接した位置に配置して同時に動作させた場合、２つの高電圧放電部がともに正常に動作するか否かを確認するためには、２つの高電圧放電部がともに正常に動作するときの放電音と１つの高電圧放電部のみが正常に動作するときの放電音とを判別することができればよいが、そのような判別は困難である。また、そのような判別ができたとしても、２つの動高電圧放電部を互いに近接した位置に配置しているので、１つの高電圧放電部のみが正常に動作するときにいずれの高電圧放電部が正常に動作するのかを判別することが困難である。

上述した高電圧放電部の発生物の発生量を測定器によって確認する方法は、高電圧放電部の発生物の発生量を増やすために、高電圧放電部を２つ設け、その２つの高電圧放電部を互いに近接した位置に配置して同時に動作させた場合、２つの高電圧放電部がともに正常に動作するか否かを確認するためには、２つの高電圧放電部がともに正常に動作するときの発生物の発生量と１つの高電圧放電部のみが正常に動作するときの発生物の発生量とを判別可能な測定装置があればよいが、発生物の発生量が多いとそのような測定装置は現実的ではない。また、そのような測定装置を用いたとしても、２つの動高電圧放電部を互いに近接した位置に配置しているので、１つの高電圧放電部のみが正常に動作するときにいずれの高電圧放電部が正常に動作するのかを判別することが困難である。

なお、特許文献１で開示されている高電圧検出回路は、高電圧発生回路から出力される高電圧を、高電圧発生回路に接続されている配線から入力しており、高電圧放電部の高電圧検出には不向きである。また、特許文献１で開示されている高電圧検出回路は、十数Ｖ以下の高電圧を検出する回路構成であり、高電圧放電部の高電圧（例えば、数ｋＶの電圧）を検出することができる回路構成ではない。

本発明は、上記の状況に鑑み、安全且つ容易に高電圧放電部の動作を確認することができる高電圧放電部の動作確認方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る高電圧放電部の動作確認方法は、高電圧放電部が動作しているときに前記高電圧放電部に発生する高周波ノイズを高周波ノイズ受信用アンテナで電気信号に変換し、前記電気信号を増幅回路で増幅し、前記増幅回路が出力する増幅信号に基づいて報知部のオン／オフを制御し、前記報知部のオン／オフにより前記高電圧放電部が動作しているか否かを確認している。

このような動作確認方法によると、前記高周波ノイズ受信用アンテナを高電圧が印加されている電極に接触させない非接触方式で動作確認を行えるので、安全である。また、前記報知部の報知により動作確認を行えるので、動作確認が容易である。さらに、複数の高電圧放電部を互いに近接した位置に配置して同時に動作させた場合でも、高電圧放電部の個数分だけ前記高周波ノイズ受信用アンテナ、前記増幅回路、及び前記報知部を備えた検出装置を用意することで、複数の高電圧放電部の動作確認を同時に且つ高電圧放電部毎に個別に行うことができ、動作確認が容易である。

また、上記動作確認方法において、前記高周波ノイズ受信用アンテナから前記増幅回路までの前記電気信号の伝送を、シールド線によって行うことが望ましい。

前記シールド線は、シールドにより前記電気信号を内部に保った状態で、前記高周波ノイズ受信用アンテナから前記増幅回路までの前記電気信号を伝送するので、前記シールド線を設けることにより、前記高周波ノイズ受信用アンテナ、前記増幅回路、及び前記報知部を備えた検出装置の検出感度が高くなる。

また、上記各動作確認方法において、前記増幅回路が出力する増幅信号を平滑化し、その平滑化した信号によって報知部のオン／オフを制御することが望ましい。これにより、前記高電圧放電部に発生する高周波ノイズが交流インパルス状の波形であっても、前記報知部での報知を確実に行うことができる。

本発明に係る高電圧放電部の動作確認方法によると、前記高周波ノイズ受信用アンテナを高電圧が印加されている電極に接触させない非接触方式で動作確認を行えるので、安全である。また、前記報知部の報知により動作確認を行えるので、動作確認が容易である。

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。高電圧放電部として、ここでは半波駆動高電圧放電部を例に挙げて説明する。

２つの半波駆動高電圧放電部を同時に動作させることができる半波駆動高電圧放電部のオン／オフ制御回路の一構成例を図２（ａ）に示す。図２（ａ）に示す半波駆動高電圧放電部のオン／オフ制御回路は、半波駆動高電圧放電部１と、半波駆動高電圧放電部２と、マイクロコンピュータ３と、マイクロコンピュータ３の出力ポートＰ１から出力される第１制御信号に応じて半波駆動高電圧放電部１と交流電源４との電気的接続／遮断を切り替えるフォトトライアックカプラ５と、マイクロコンピュータ３の出力ポートＰ２から出力される第２制御信号に応じて半波駆動高電圧放電部２と交流電源４との電気的接続／遮断を切り替えるフォトトライアックカプラ６とを備えている。なお、半波駆動高電圧放電部１はフォトトライアックカプラ５を介して、半波駆動高電圧放電部２はフォトトライアックカプラ６を介して、互いに同極性で交流電源４に接続されている。また、マイクロコンピュータ３は、ゼロクロス検出回路（不図示）から出力されるクロックを用いて交流電源４の出力電圧Ｅ（図２（ｂ）参照）のゼロクロスを検出し、その検出結果に基づいて交流電源４の出力電圧Ｅのゼロクロスに同期したクロック信号を生成し、その生成したクロック信号に基づいて第１制御信号及び第２制御信号を生成する。

マイクロコンピュータ３は、半波駆動高電圧放電部１のみを動作させる第１のモードでは、交流電源４の出力電圧Ｅが正の期間でフォトトライアックカプラ５をオンにしフォトトライアックカプラ６をオフにし、半波駆動高電圧放電部２のみを動作させる第２のモードでは、交流電源４の出力電圧Ｅが正の期間でフォトトライアックカプラ５をオフにしフォトトライアックカプラ６をオンにし、半波駆動高電圧放電部１及び２をともに動作させる第３のモードでは、交流電源４の出力電圧Ｅが正の期間でフォトトライアックカプラ５及び６をオンにし、半波駆動高電圧放電部１及び２をともに停止させる第４のモードでは、交流電源４の出力電圧Ｅが正の期間でフォトトライアックカプラ５及び６をオフにする。

第１モード及び第２モードは、上述した従来の高電圧放電部の動作確認方法（動作確認を行う者が高電圧放電部の放電音を直に聞く方法や高電圧放電部の発生物の発生量を測定器によって確認する方法）によって、個々の高電圧放電部が正常に動作するか否かを確認することを可能とするために必要なモードである。

例えば半波駆動高電圧放電部がイオン発生部である場合、第１のモードにおいて簡易なイオンカウンターを用いたり放電音を聞き取ったりすることで、半波駆動高電圧放電部１が正常に動作するか否かを確認することができ、第２のモードにおいて簡易なイオンカウンターを用いたり放電音を聞き取ったりすることで、半波駆動高電圧放電部２が正常に動作するか否かを確認することができる。なお、第３のモードにおいて簡易なイオンカウンターでカウントされるイオン量や放電音の違いによって、半波駆動高電圧放電部１のみが正常に動作しているのか、半波駆動高電圧放電部２のみが正常に動作しているのか、半波駆動高電圧放電部１及び２がともに正常に動作しているのかを判別することは困難である。

後述する本発明に係る高電圧放電部の動作確認方法によると、第３のモードにおいて個々の高電圧放電部が正常に動作するか否かを確認することができるので、第１のモード及び第２のモードが不要となる。したがって、後述する本発明に係る高電圧放電部の動作確認方法を採用する場合、図２（ａ）に示す半波駆動高電圧放電部のオン／オフ制御回路において、フォトトライアップカプラ５とフォトトライアップカプラ６とを共通化し、第１のモード及び第２のモードが無いようにしても構わない。

ここで、プラスイオンであるＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mと、マイナスイオンであるＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_n（ｍ、ｎは自然数）を略同等量発生させることができる半波駆動イオン発生部の一例を図３及び図４を参照して説明する。図３はプラスイオンであるＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mと、マイナスイオンであるＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_n（ｍ、ｎは自然数）を略同等量発生させることができる半波駆動イオン発生部の電気的構成例を示す図であり、図４はその半波駆動イオン発生部の構造例を示す図である。図４（ａ）は半波駆動イオン発生部の上面図、図４（ｂ）は半波駆動イオン発生部の側面図、図４（ｃ）は半波駆動イオン発生部のＡ−Ａ断面図、図４（ｄ）は半波駆動イオン発生部のＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示している。

図３に示す半波駆動イオン発生部は、入力端子７及び８と、ダイオードＤ１と、抵抗Ｒ７と、コンデンサＣ４と、ダイオードＤ２と、半導体スイッチ素子Ｓ１と、トランスＴ１と、ダイオードＤ３及びＤ４と、針電極９及び１０と、対向電極１１とを有している。入力端子７は半波駆動イオン発生部全体のアノード側入力端子であり、入力端子８は半波駆動イオン発生部全体のカソード側入力端子である。

入力端子７及び８は、半波駆動イオン発生部のケース本体下部の突出部（図４（ｂ）参照）に設けられている。ダイオードＤ１と、抵抗Ｒ７と、コンデンサＣ４と、ダイオードＤ２と、半導体スイッチ素子Ｓ１とは回路基板１６（図４（ｄ）参照）上に格納されている。トンランスＴ１と、ダイオードＤ３及びＤ４と、針電極９及び１０と、電極基板１４とがエポキシ樹脂１５によってケース本体に固定され、回路基板１６がケース本体内部に格納され、ケース蓋体の裏面に対向電極１１が設けられる（図４（ｃ）及び（ｄ）参照）。また、ケース蓋体の針電極９に対向する位置及び針電極１０に対向する位置にはそれぞれ開口部が設けられている（図４（ｃ）及び（ｄ）参照）。

図３に示す半波駆動イオン発生部において、入力端子７及び８間に印加される電圧は、ダイオードＤ１で整流され、抵抗Ｒ７で電圧降下された後、コンデンサＣ４に印加される。コンデンサＣ４の充電が進んでコンデンサＣ４の両端電圧が所定の閾値に達すると、半導体スイッチ素子Ｓ１がオン状態となり、コンデンサＣ４の充電電圧が放電される。この放電によって、トランスＴ１の１次巻線に電流が流れ、トランスＴ１の２次巻線にエネルギーが伝達され、トランスＴ１の２次巻線に交流インパルス状の高電圧が発生する。その直後、半導体スイッチ素子Ｓ１はオフ状態となり、再びコンデンサＣ４の充電が開始される。

上記充放電を繰り返すことによって、トランスＴ１の２次巻線に交流インパルス状の高電圧が繰り返し発生する（図５参照）。なお、トランスＴ１の２次巻線に発生する交流インパルス状の高電圧は、交流電源４の出力電圧Ｅ（図２（ｂ）参照）の一つの正の期間につき数回（半導体スイッチ素子Ｓ１がオン状態になる閾値の設定により定まる）発生する。ダイオードＤ４による整流により、対向電極１１の電位を基準として、上記交流インパルス状の高電圧の正電圧が針電極９に印加されコロナ放電が生じて周辺の空気がイオン化されプラスイオンであるＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）_mが発生する。また、ダイオードＤ３による整流により、対向電極１１の電位を基準として、上記交流インパルス状の高電圧の負電圧が針電極１０に印加されコロナ放電が生じて周辺の空気がイオン化されマイナスイオンであるＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）_n（ｍ、ｎは自然数）が発生する。

針電極９近傍で発生したプラスイオンは開口部１２から外部に放出され、針電極１０近傍で発生したマイナスイオンは開口部１３から外部に放出される。従って、両イオンを空気中の浮遊細菌等に付着させ、その際に生成される活性種である過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）や水酸基ラジカル（・ＯＨ）の分解作用をもって、前記浮遊細菌等を除去することが可能となる。より具体的には、例えば、図２（ａ）に示す半波駆動高電圧放電部のオン／オフ制御回路を、空気調和機、除湿器、加湿器、空気清浄機、冷蔵庫、ファンヒータ、電子レンジ、洗濯乾燥機、掃除機、殺菌装置などの電気機器に搭載し、かかる電気機器には半波駆動高電圧放電部のオン／オフ制御回路で発生したイオンを空気中に送出する送出手段（例えば、送風ファン）を搭載すると、機器本来の機能に加えて、搭載した半波駆動高電圧放電部のオン／オフ制御回路から放出されたプラスイオン、マイナスイオンの作用により空気中のカビや菌を不活化してその増殖を抑制すること等ができ、室内環境を所望の雰囲気状態とすることが可能となる。

次に、本発明に係る高電圧放電部の動作確認方法について説明する。本発明に係る高電圧放電部の動作確認方法で用いる検出装置の構成例を図１に示す。

図１に示す検出装置は、高周波ノイズ受信用アンテナＡ１と、高周波ノイズ受信用アンテナＡ１からのノイズ信号をＮＰＮトランジスタＱ１のベースに伝送するシールド線Ｌ１と、５〜１０Ｖの直流電圧源ＶＳ１と、抵抗Ｒ１〜Ｒ６と、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ３と、発光ダイオードＰＤ１とを備え、シールド線Ｌ１が伝送してきたノイズ信号を、エミッタ接地増幅回路の後段にエミッタフォロワ回路を接続した増幅回路で増幅し、その増幅信号をコンデンサＣ３に充電して平滑化し、その平滑化した信号によってＮＰＮトランジスタＱ３が駆動し、ＮＰＮトランジスタＱ３のオン／オフに従って発光ダイオードＰＤ１が点灯／消灯する。

高周波ノイズ受信用アンテナＡ１は、動作確認時に例えば図４に示す構造の半波駆動イオン発生部の開口部１２及び１３上に置かれる。図４に示す構造の半波駆動イオン発生部が動作していれば、図４に示す構造の半波駆動イオン発生部の針電極周辺には、図５に示す交流インパルス状の高電圧波形と同じような波形の高周波ノイズが発生しているので、高周波ノイズ受信用アンテナＡ１は、高周波ノイズ信号（電気信号）をシールド線Ｌ１に出力することになる。シールド線Ｌ１は、シールドにより高周波ノイズ信号（電気信号）を内部に保った状態で高周波ノイズ信号（電気信号）をＮＰＮトランジスタＱ１のベースに伝送する。これにより、図４に示す構造の半波駆動イオン発生部が動作していれば、発光ダイオードＰＤ１が点灯し、図４に示す構造の半波駆動イオン発生部が動作していることを確認することができる。

本発明に係る高電圧放電部の動作確認方法では、高周波ノイズ受信用アンテナＡ１を高電圧が印加されている電極に接触させない非接触方式で動作確認を行えるので、安全である。また、発光ダイオードＰＤ１が点灯により動作確認を行えるので、動作確認が容易である。さらに、複数の高電圧放電部を互いに近接した位置に配置して同時に動作させた場合でも、高電圧放電部の個数分だけ図１に示す検出装置を用意することで、複数の高電圧放電部の動作確認を同時に且つ高電圧放電部毎に個別に行うことができる。

なお、本実施形態では、発光ダイオードＰＤ１の点灯により高電圧放電部が動作していることを報知しているが、他の報知方法、例えばブザーの鳴動により高電圧放電部が動作していることを報知してもよい。また、本実施形態では、発光ダイオードＰＤ１の点灯により高電圧放電部が動作していることを報知しているが、図１に示す検出装置の構成を変更して、高電圧放電部が動作しているときは発光ダイオードＰＤ１が消灯し高電圧放電部が停止しているときは発光ダイオードＰＤ１が点灯するようにし、発光ダイオードＰＤ１の消灯により高電圧放電部が動作していることを報知するようにしてもよい。

本実施形態での検出装置は回路構成も簡単であり（図１参照）、前述したイオン量測定装置などに比べるとかなり小型化でき、持ち運びしやすい。したがって、騒音が大きい生産工場においては、発光ダイオードＰＤ１の点灯、消灯により高電圧放電部の動作確認ができるとともに、検出装置を手で持ちながら高電圧放電部の動作確認ができるので検査効率が向上する。あるいは、高電圧放電部が搭載されている電気機器が各家庭に備え付けられている場合にも、簡単に高電圧放電部の動作確認を行うことができる。また、店頭などで、高電圧放電部が搭載されている電気機器の動作デモンストレーションを行う場合でも、発光ダイオードＰＤ１の点灯消灯や、あるいはそれに代わるブザー音などの報知手段により、高電圧放電部が動作していることを披露できる。

は、本発明に係る高電圧放電部の動作確認方法で用いる検出装置の構成例を示す図である。 は、半波駆動高電圧放電部のオン／オフ制御回路の一構成例及び交流電源の出力電圧波形を示す図である。 は、半波駆動イオン発生部の電気的構成例を示す図である。 は、半波駆動イオン発生部の構造例を示す図である。 は、半波駆動イオン発生部のトランスの二次巻線に発生する交流インパルス状の高電圧の波形を示す図である。

符号の説明

１、２ 半波駆動高電圧放電部
３ マイクロコンピュータ
４ 交流電源
５、６ フォトトライアックカプラ
７、８ 入力端子
９、１０ 針電極
１１ 対向電極
１２、１３ 開口部
１４ 電極基板
１５ エポキシ樹脂
１６ 回路基板
Ａ１ 高周波ノイズ受信用アンテナ
Ｃ１〜Ｃ４ コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード
Ｌ１ シールド線
ＰＤ１ 発光ダイオード
Ｑ１〜Ｑ３ ＮＰＮトランジスタ
Ｒ１〜Ｒ７ 抵抗
Ｓ１ 半導体スイッチ素子
Ｔ１ トランス
ＶＳ１ 直流電圧源

Claims (3)

1. 空気中で放電してイオンを発生させるイオン発生装置の半波駆動する高電圧放電部が動作しているときに前記高電圧放電部に発生する高周波ノイズを高周波ノイズ受信用アンテナで電気信号に変換し、
   前記電気信号を増幅回路で増幅し、
   前記増幅回路が出力する増幅信号に基づいて報知部のオン／オフを制御し、
   前記報知部のオン／オフにより前記高電圧放電部が動作しているか否かを確認することを特徴とする高電圧放電部の動作確認方法。
2. 前記増幅回路が出力する増幅信号を平滑化し、その平滑化した信号によって報知部のオン／オフを制御する請求項１に記載の高電圧放電部の動作確認方法。
3. 高周波ノイズ受信用アンテナと、
   前記高周波ノイズ受信用アンテナが受信した電気信号を増幅する増幅回路と、
   前記増幅回路が出力する増幅信号に基づいてオン／オフする報知部とを備え、
   空気中で放電してイオンを発生させるイオン発生装置の半波駆動する高電圧放電部が動作しているときに、前記高電圧放電部に発生する高周波ノイズを、前記高周波ノイズ受信用アンテナで受信して、
   前記報知部のオン／オフにより前記高電圧放電部が動作しているか否かを確認可能にすることを特徴とする高電圧放電部の動作確認装置。

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