JP5650768B2 - イオン生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、コロナ放電によって空気イオンを生成する装置に関する。

従来、特許文献１に見られるように、巻き線トランスの一次巻き線に矩形波状のパルス信号を印加することにより該巻き線トランスの二次巻き線に正極性及び負極性のパルス状の高電圧を交互に発生させ、このパルス状の高電圧を巻線トランスの二次巻線から放電電極に印加することで、該放電電極からコロナ放電を発生させると共に、該コロナ放電によって、正及び負の空気イオンを生成するイオン生成装置が本願出願人により提案されている。

特許第５００２８４３号

上記特許文献１に見られるイオン生成装置のように、巻き線トランスの二次巻き線から放電電極にパルス状の高電圧を印加することによりコロナ放電を発生させる場合、放電電極に印加する高電圧のパルス幅が長いほど、コロナ放電によって生成される空気イオンが、放電電極の周囲の電界によって加速される期間が長くなり、ひいては、該空気イオンがより遠くに到達し易くなる。

また、放電電極に正極性及び負極性のパルス状の高電圧を交互に一定の周期で印加することで、正極性及び負極性の空気イオンを生成する場合には、放電電極に印加する各極性の高電圧のパルス幅が長いほど、生成された各極性の空気イオンが、該空気イオンと逆極性の高電圧が放電電極に印加された時に該放電電極に吸収されたり、あるいは、互いに異なる極性の空気イオン同士の再結合が生じるのを抑制することができる。

このため、巻き線トランスの二次巻き線からパルス状の高電圧を放電電極に印加する場合、その印加時に生成される空気イオンを帯電物の除電等のために有効に活用する上では、放電電極に印加される高電圧のパルス幅を長くすることが望ましいと考えられる。

なお、上記高電圧のパルス幅というのは、より詳しくは、放電電極からコロナ放電をが発生させ得る大きさの高電圧が該放電電極に連続的に印加される期間の時間幅を意味する。

ここで、巻き線トランスの二次巻き線から出力されるパルス状の高電圧のパルス幅を長くする手法としては、巻き線トランスのコア（鉄芯等）の断面積を大きくすることで、該コアにおける最大磁束密度を大きくした上で、該巻き線トランスのインダクタンスを調整することが考えられる。

しかるに、このようにした場合には、巻き線トランスの大型化や重量の増大化を招き、ひいては、イオン生成装置の小型化あるいは軽量化の妨げとなるという不都合がある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、放電電極に巻き線トランスの二次巻き線から印加するパルス状の高電圧のパルス幅を長くすることを簡易且つ小型な構成で実現することができるイオン生成装置を提供することを目的とする。

本発明のイオン生成装置は、かかる目的を達成するために、一次巻き線及び二次巻き線を有する巻き線トランスと、該巻き線トランスの二次巻き線の一端に接続された放電電極とを備え、前記巻き線トランスの一次巻き線にパルス信号を印加することにより該巻き線トランスの二次巻き線に正極性及び負極性の少なくともいずれか一方の極性のパルス状の高電圧を発生させ、該パルス状の高電圧を該巻き線トランスの二次巻き線から前記放電電極に印加することにより、該放電電極からコロナ放電を発生させると共に該コロナ放電によって空気イオンを生成するイオン生成装置であって、前記巻き線トランスの二次巻き線の両端間、又は、該二次巻き線の前記一端と接地電位部との間に接続された容量素子を備えており、該容量素子の容量は、前記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パルス幅を、該容量素子を除去した場合よりも長くするように設定されていることを特徴とする（第１発明）。
より具体的な第１発明のイオン生成装置は、一次巻き線及び二次巻き線を有する巻き線トランスと、該巻き線トランスの二次巻き線の一端に接続された放電電極とを備え、前記巻き線トランスの一次巻き線にパルス信号を印加することを一定周期で行うことにより該巻き線トランスの二次巻き線に正極性及び負極性の少なくともいずれか一方の極性のパルス状の高電圧を一定周期で発生させ、該パルス状の高電圧を該巻き線トランスの二次巻き線から前記放電電極に印加することにより、該放電電極からコロナ放電を発生させると共に該コロナ放電によって空気イオンを生成するイオン生成装置であって、前記巻き線トランスの二次巻き線の両端間、又は、該二次巻き線の前記一端と接地電位部との間に接続された容量素子を備えており、該容量素子の容量は、前記一定周期の各周期の期間内で前記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パルス幅を、該容量素子を除去した場合よりも長くするように設定されていることを特徴とする。

かかる第１発明によれば、前記巻き線トランスの二次巻き線の両端間、又は、該二次巻き線の前記一端と接地電位部との間に接続された容量素子を備える。

ここで、本発明者の各種実験、検討によって、上記容量素子の容量値を適切に設定しておくことで、前記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パルス幅を、該容量素子を除去した場合よりも長くすることができることが判明した。

そこで、第１発明では、上記容量素子の容量値を上記の如く設定した。これにより、第１発明によれば、巻き線トランスを大型化せずとも、前記巻き線トランスの二次巻き線の両端間、又は、該二次巻き線の前記一端と接地電位部との間に上記の如く容量値を設定した容量素子を接続するだけで、巻き線トランスの二次巻き線から放電電極に印加するパルス状の高電圧のパルス幅を長くすることができる。

よって、第１発明によれば、巻き線トランスの二次巻き線から放電電極に印加するパルス状の高電圧のパルス幅を長くすることを簡易且つ小型な構成で実現することができる。

また、前記容量素子を除去した場合に比べて、巻き線トランスの二次巻き線から放電電極への高電圧の印加中に、該高電圧の振動状の変動（所謂、リンギング）が生じることをを抑制することもできる。

上記第１発明のイオン生成装置は、例えば、前記巻き線トランスの二次巻き線に正極性及び負極性のパルス状の高電圧を一定周期で交互に発生させるように構成される。この場合には、前記容量素子の容量は、前記放電電極に所定の位置関係で対向して配置される帯電物の除電に要する時間が最短となるように設定されていることが好ましい（第２発明）。

すなわち、本発明者の各種実験、検討によれば、正極性又は負極性に帯電させた帯電物を、前記放電電極に所定の位置関係で対向させて配置し、この状態で、前記巻き線トランスの二次巻き線に一定周期で交互に発生する正極性及び負極性のパルス状の高電圧を前記放電電極に印加した場合、前記容量素子の容量値が、ある容量値Ｃ0であるときに、前記帯電物の除電に要する時間が最短となる。換言すれば、前記容量素子の容量値がＣ0よりも大きいか、もしくは小さい場合には、帯電物の除電に要する時間は、前記容量素子の容量値がＣ0である場合よりも長くなる傾向がある。

そこで、第２発明では、前記容量素子の容量を、前記放電電極に所定の位置関係で対向して配置される帯電物の除電に要する時間が最短となるように設定した。

これにより、第２発明によれば、帯電物の除電を短時間で効率よく行うことができるイオン生成装置を提供することができる。

また、前記第１発明又は第２発明では、前記容量素子として、通常のコンデンサに限らず、所要の容量値を有する種々様々の部材を採用することができる。

例えば、前記容量素子は、前記巻き線トランスの二次巻き線の一端と、前記放電電極とを接続する同軸ケーブルにより構成されていてもよい（第３発明）。

この第３発明によれば、巻き線トランスの二次巻き線と前記放電電極を接続する同軸ケーブルを前記容量素子として利用することができる。このため、巻き線トランスの二次巻き線から放電電極に印加させる電圧に外乱によるノイズ成分が混入するの防止しつつ、イオン生成装置の部品点数を削減することができる。

本発明の一実施形態のイオン生成装置の回路構成を示す図。 図１のイオン生成装置に備える容量素子の例を示す図。 図１のイオン生成装置の巻き線トランスの二次巻き線から出力される電圧の波形の例を示す図。 図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明に関する検証試験で得られた計測データを示すグラフ。 図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明に関する検証試験で得られた計測データを示すグラフ。 図６（ａ），（ｂ）は、本発明に関する検証試験で得られた計測データを示すグラフ。 図７（ａ），（ｂ）は、本発明に関する検証試験で得られた計測データを示すグラフ。

本発明の一実施形態を以下に図１〜図７を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態のイオン生成装置１は、正極性及び負極性のパルス状の高電圧を交互に生成して出力する高電圧発生回路２と、高電圧発生回路２の出力側に接続された容量素子３と、コロナ放電を発生する放電発生部４とを備える。

高電圧発生回路２は、４個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を有するＨブリッジ回路５と、一次巻き線６ａ及び二次巻き線６ｂを有する巻き線トランス６と備える。

Ｈブリッジ回路５は、巻き線トランス６の一次巻き線６ａに矩形波状のパルス信号を印加するための回路であり、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を直列に接続したものと、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を直列に接続したものとを、直流電源（図示省略）から所定値の直流電圧Ｖdが印加される一対の電源端子５ａ，５ｂ間に並列に接続した構成とされている。

なお、電源端子５ａ，５ｂのうちの一方の電源端子５ｂは接地電位部９に接地されている。そして、本実施形態では、電源端子５ａが接地された電源端子５ｂに対して正極性となる直流電圧Ｖdが電源端子５ａ，５ｂ間に印加される。

各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、半導体スイッチング素子（本実施形態の例では、例えばＦＥＴ）により構成されている。そして、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、それぞれのゲートに図示しない制御回路から制御信号（矩形波状のゲート電圧）を付与することによって、それぞれのオン・オフ状態が制御されるようになっている。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の間の中点５ｃと、スイチング素子Ｑ３，Ｑ４の間の中点５ｄとがＨブリッジ回路５の一対の出力部となっており、この出力部５ｃ，５ｄの間に巻き線トランス６の一次巻き線６ａが接続されている。

以上のように構成された高電圧発生回路２では、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオフ状態に制御し、且つ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオン状態に制御した場合と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオフ状態に制御し、且つ、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオン状態に制御した場合とで互いに逆極性の矩形波状のパルス信号が、出力部５ｃ，５ｄから巻き線トランス６の一次巻き線６ａに印加されることととなる。

具体的には、本願実施形態では、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオフ状態に制御し、且つ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオン状態に制御した場合には、出力部５ｄが接地されると共に出力部５ｃが正の電位（＋Ｖdの電位）となるような正極性の矩形波状のパルス信号が出力部５ｃ，５ｄから巻き線トランス６の一次巻き線６ａに印加される。

また、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオフ状態に制御し、且つ、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオン状態に制御した場合には、出力部５ｃが接地されると共に出力部５ｄが負の電位（−Ｖdの電位）となるような負極性の矩形波状のパルス信号が出力部５ｃ，５ｄから巻き線トランス６の一次巻き線６ａに印加される。

このようにＨブリッジ回路５から巻き線トランス６の一次巻き線６ａに正極性又は負極性のパルス信号を印加したとき、それに応じて、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂに、正極性又は負極性のパルス状の高電圧（一次巻き線６ａに印加されるパルス信号よりも波高値が大きいパルス状の高電圧）が励起される。

本実施形態では、巻き線トランス６の一次巻き線６ａに正極性のパルス信号を印加したときに、二次巻き線６ｂに励起されるパルス状の高電圧が正極性の高電圧、巻き線トランス６の一次巻き線６ａに負極性のパルス信号を印加したときに、二次巻き線６ｂに励起されるパルス状の高電圧が負極性の高電圧である。

ただし、巻き線トランス６の一次巻き線６ａに正極性のパルス信号を印加したときに、二次巻き線６ｂに励起されるパルス状の高電圧が負極性の高電圧、巻き線トランス６の一次巻き線６ａに負極性のパルス信号を印加したときに、二次巻き線６ｂに励起されるパルス状の高電圧が正極性の高電圧となるようにしてもよい。

補足すると、本実施形態における高電圧発生回路２では、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂに正極性の単一の（個々の）パルス状の高電圧を発生させる場合には、基本的には、巻き線トランス６の一次巻き線６ａに正極性の単一のパルス信号を印加するようにすればよい。ただし、前記特許文献１に記載されている如く、パルス幅を適宜変調した形態の複数の正極性のパルス信号から成るパルス列を巻き線トランス６の一次巻き線６ａに印加することで、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂに正極性の単一のパルス状の高電圧を発生させるようにしてもよい。このことは、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂに負極性の単一のパルス状の高電圧を発生させる場合でも同様である。

放電発生部４は、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂの一端に接続された針状の放電電極７と、該放電電極７の近辺で該放電電極７に対向するように設けられて接地電位部９に接地された対向電極８とを備える。

対向電極８は、本実施形態の例では、環状に形成されており、放電電極７の周囲に、該放電電極７と同軸心に配置されている。ただし、対向電極８の形状は環状でなくてもよく、例えば、棒状のものであってもよい。

巻き線トランス６の二次巻き線６ｂの他端は、接地電位部９に接地されている。従って、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂに励起されるパルス状の高電圧が、放電電極７と対向電極８との間（放電電極７と接地電位部９との間）に印加されるようになっている。

なお、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂの一端に複数の放電電極７が並列に接続されていてもよい。

容量素子３は、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂの両端間に接続されている。この容量素子３は、本実施形態では、あらかじめ決定された所要の容量値を有する回路素子としてのコンデンサにより構成される。ただし、容量素子３は、所要の容量値を有するように構成された部材であればよく、コンデンサ以外の部材（容量性部材）で構成されていてもよい。

例えば、図２に示すように、容量素子３は、所要の容量値を有する同軸ケーブル３ａにより構成されていてもよい。この場合、同軸ケーブル３ａの芯線が巻き線トランス６の一次巻き線６ａの一端と放電電極７とにこれらを導通させるように接続され、該芯線の周囲のシールド線が接地電位部９に接地される。

あるいは、容量素子３は、複数の部材により構成されていてもよく、例えばコンデンサと同軸ケーブルとを組み合わせて、それらの合成容量値が所要の容量値になるように構成されていてもよい。

なお、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂの他端は、抵抗素子を介して接地されていてもよい。その場合、容量素子３は、二次巻き線６ｂの一端と接地電位部９との間に接続されていてもよい。換言すれば、容量素子３が、二次巻き線６ｂと抵抗素子との直列回路に並列に接続されていてもよい。

次に、本実施形態のイオン生成装置１の作動を説明する。例えば、除電対象の帯電物（図示省略）の除電を行う場合、該帯電物が放電電極７の前方に、該放電電極７と間隔を存して配置される。

この状態で、正極性の矩形波状の単一のパルス信号（又は正極性の矩形波状の複数のパルス信号を並べたパルス列）を巻き線トランス６の一次巻き線６ａに印加することと、負極性の矩形波状の単一のパルス信号（又は負極性の矩形波状の複数のパルス信号を並べたパルス列）を巻き線トランス６の一次巻き線６ａに印加することとを交互に一定の周期で行うように、Ｈブリッジ回路５の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオン・オフ状態が制御される。

このとき、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂには、図３に太線のグラフで例示するように、正極性及び負極性のパルス状の高電圧（図３の縦軸の出力電圧）が交互に一定の周期で発生し、この高電圧が二次巻き線６ｂから放電電極７に印加される。なお、本実施形態の例では、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから出力される高電圧の周波数は、例えば２６０Ｈｚである。また、容量素子３の容量値は、例えば１００ｐＦである。

ここで、図３に併記した細線のグラフは、前記容量素子３を除去した場合に、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから出力される高電圧の波形を示す比較例のグラフである。図３の太線のグラフと細線のグラフとを比較して判るように、容量素子３を備える本実施形態の例では、容量素子３を備えない場合よりも正極性及び負極性のそれぞれのパルス状の高電圧のパルス幅が長くなり、また、放電電極７へのパルス状の高電圧の印加中に該高電圧の振動状の変動（所謂、リンギング）が発生するのも抑制されることが判る。

このように本実施形態におけるイオン生成装置１では、所要の容量値の容量素子３を高電圧発生回路２の出力側に備える（該容量素子３を巻き線トランス６の二次巻き線６ｂに接続する）ことによって、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから放電電極７に出力される正極性及び負極性のそれぞれのパルス状の高電圧のパルス幅を長くすることができると共に、該高電圧にリンギングが発生するのを抑制して、該高電圧の波形の滑らかさを向上させることができる。

巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから放電電極７に正極性又は負極性の高電圧が印加されている各期間において、放電電極７から対向電極８との間でコロナ放電が発生し、そのコロナ放電によって放電電極７の周辺に空気イオンが生成される。

この場合、放電電極７に正極性の高電圧が印加されている期間では、正の空気イオンが生成され、放電電極７に負極性の高電圧が印加されている期間では、負の空気イオンが生成される。

このように生成される空気イオンの一部は対向電極８に捕捉されるが、残りの空気イオンは、放電電極７から離反させるように該空気イオンに作用する電界によって、放電電極７の前方（図１では下方）に移動する。

このとき、本実施形態のイオン生成装置１では、前記したように、放電電極７に巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから印加されるパルス状の高電圧のパルス幅、ひいては、放電電極７からコロナ放電を発生させる高電圧の印加期間が長いものとなっているので、放電電極７の前方に移動する空気イオンを十分に加速することができる。

また、放電電極７に印加されるパルス状の高電圧の波形が、リンギングの発生が抑制された比較的滑らかな波形となるため、該高電圧の印加期間における放電電極７からのコロナ放電の発生、ひいては、正負の空気イオンの生成を安定に行うことができる。

これらのことに起因して、放電電極７の前方に配置される除電対象の帯電物に、単位時間当たりに到達する正負の空気イオンの量を十分に多くすることができ、ひいては、該帯電物の除電を効率よく短時間で行うことができる。

次に、高電圧発生回路２の出力側に前記した如く容量素子３を備えることの効果等に関する検証試験について図４〜図７を参照して説明する。

本発明者は、前記実施形態の構成のイオン生成装置１（高電圧発生回路２の出力側に容量素子３を備えるイオン生成装置）と、該イオン生成装置１から容量素子３を除去した構成のイオン生成装置（高電圧発生回路２の出力側に容量素子３を備えないイオン生成装置）とのそれぞれについて、巻き線トランス６の一次巻き線６ａに正極性及び負極性の一方の極性の矩形波状の単一のパルス信号（以降、一次側パルス信号ということがある）を印加すると共に、その一次側パルス信号のパルス幅を複数の値に設定して、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから出力されるパルス状の高電圧の波形を計測した。その計測結果を図４（ａ）〜（ｃ）に示す。

図４（ａ）は、Ｈブリッジ回路５のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオフ状態として、他のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４のゲートに付与した複数のパルス幅（ここでは、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の４種類のパルス幅）の矩形波状の制御信号（ゲート電圧）の波形を示している。この場合、該制御信号の各パルス幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４とほぼ同じパルス幅の一次側パルス信号（この例では、正極性の単一のパルス信号）が、巻き線トランス６の一次巻き線６ａに印加されることとなる。

また、図４（ｂ）は、容量素子３を備えないイオン生成装置において、各パルス幅の一次側パルス信号に応じて巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから出力されるパルス状の高電圧の波形を示し、図４（ｃ）は、容量素子３を備えるイオン生成装置１において、各パルス幅の一次側パルス信号に応じて巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから出力されるパルス状の高電圧の波形を示している。

なお、図４（ａ）〜（ｃ）において、太線の実線の波形、細線の実線の波形、破線の波形、一点鎖線の波形は、それぞれ、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４のパルス幅の制御信号に対応する波形である。この場合、Ｗ１＝１５８μｓ、Ｗ２＝３４７μｓ、Ｗ３＝５２２μｓ、Ｗ４＝７２７μｓである。

また、容量素子３を備えるイオン生成装置１における容量素子３の容量値は１００ｐＦである。

図４（ｂ），（ｃ）の波形を比較して判るように、容量素子３を備えるイオン生成装置１では、容量素子３を備えないイオン生成装置に比べて、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから出力されるパルス状の高電圧のパルス幅が大幅に拡大することが判る。

また、容量素子３を備えないイオン生成装置では、一次側パルス信号のパルス幅が比較的大きい場合（具体的には、制御信号のパルス幅がＷ２、Ｗ３、Ｗ４である場合）に、図４（ｂ）に示される如く、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから出力されるパルス状の高電圧にリンギング（振動状の電圧変動）が生じやすいものの、容量素子３を備えるイオン生成装置１では、図４（ｃ）に示される如く、上記リンギングの発生が抑制されて、該高電圧の波形が比較的滑らかなものとなることが判る。

なお、図４（ａ）〜（ｃ）は、一次側パルス信号が正極性のパルス信号である場合についての例であるが、一次側パルス信号が負極性のパルス信号である場合についても上記と同様である。

このように、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂに適切な容量値の容量素子３を接続ししておくことで、該二次側巻き線６ｂから出力されるパルス状の高電圧のパルス幅を長くすることができると共に、該高電圧の波形を、リンギングが抑制された滑らかな波形とすることができる。

また、本発明者は、容量素子３を備えるイオン生成装置１と、容量素子３を備えないイオン生成装置とのそれぞれについて、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから正極性及び負極性のパルス状の高電圧が、複数の種類の一定の周期で（複数種類の一定の周波数で）交互に出力されるように一次巻き線６ａにパルス信号を印加し、当該各周波数に対応して、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから出力されるパルス状の高電圧の波形を計測した。その計測結果を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。

図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから出力される高電圧の周波数を２００Ｈｚ、５１３Ｈｚ、７５９Ｈｚとした場合における該高電圧の波形を示している。この場合、太線の実線の波形は、容量素子３を備えるイオン生成装置１における波形、細線の実線の波形は、容量素子３を備えないイオン生成装置における波形である。

なお、容量素子３を備えるイオン生成装置１における容量素子３の容量値は、１００ｐＦである。

これらの図５（ａ）〜（ｃ）と、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから出力される高電圧の周波数が２６０Ｈｚである前記の図３とから、容量素子３を備えるイオン生成装置１において、２００Ｈｚ、２６０Ｈｚ、５１３Ｈｚ、７５９Ｈｚのいずれの周波数でも、支障なく、適正な波高値の正極性及び負極性の高電圧（コロナ放電により正及び負の空気イオンを生成し得る波高値の高電圧）を巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから放電電極７に印加するようにすることができることが判る。

このことから、前記実施形態のイオン生成装置１では、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから出力させる高電圧の周波数を幅広い周波数範囲で種々様々の周波数に設定できることが判る。

また、本発明者は、容量素子３を備えるイオン生成装置１と、容量素子３を備えないイオン生成装置とのそれぞれについて、放電電極７の前方に該放電電極７と所定の間隔を存して帯電物を配置した状態で、一次側パルス信号のパルス幅（詳しくは、Ｈブリッジ回路５のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３又はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオン状態にする矩形波状の制御信号（ゲート電圧）のパルス幅）を複数のパルス幅に設定して、放電電極７に正極性及び負極性の高電圧を交互に一定の周期で印加する試験を行った。そして、帯電物の除電に要した時間（除電時間）を計測した。その計測結果を図６（ａ），（ｂ）に示す。

図６（ａ）は、所定の帯電電位で正極性に帯電させた帯電物の除電時間を示し、図６（ｂ）は、所定の帯電電位で負極性に帯電させた帯電物の除電時間を示している。この場合、太線の実線のグラフは、容量素子３を備えるイオン生成装置１における計測結果のグラフ、細線の実線のグラフは、容量素子３を備えないイオン生成装置における計測結果のグラフである。

なお、容量素子３を備えるイオン生成装置１における容量素子３の容量値は、１００ｐＦである。また、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから放電電極７に印加する高電圧の大きさは、一次側パルス信号のいずれのパルス幅においても、peak-to-peak（正極性の高電圧の波高値と、負極性の高電圧の波高値との差）で、１６．７ｋＶである。また、図６（ａ），（ｂ）の各測定点における除電時間の値は、該測定点に対応する一次側パルス信号のパルス幅における除電時間の複数回の計測値の平均値である。

図６（ａ），（ｂ）に示されるように、容量素子３を備える実施形態のイオン生成装置１では、正極性の帯電物を除電する場合と負極性の帯電物を除電する場合のいずれの場合でも、一次側パルス信号のパルス幅の幅広い範囲で、容量素子３を備えないイオン生成装置よりも除電時間を短縮できることが判る。この場合、一次側パルス信号のパルス幅の、少なくとも３００〜８００μｓの範囲では、容量素子３を備える実施形態のイオン生成装置１の方が、容量素子３を備えないイオン生成装置よりも確実に除電時間が短くなることが確認された。

また、本発明者は、容量素子３を備えるイオン生成装置１において、放電電極７の前方に該放電電極７と所定の間隔を存して帯電物を配置した状態で、一次側パルス信号のパルス幅（詳しくは、Ｈブリッジ回路５のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３又はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオン状態にする矩形波状の制御信号（ゲート電圧）のパルス幅）を一定に保持すると共に、容量素子３の容量値を複数の容量値に変更して、放電電極７に正極性及び負極性の高電圧を交互に一定の周期で印加する試験を行った。

この場合、Ｈブリッジ回路５のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３又はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオン状態にする矩形波状の制御信号（ゲート電圧）のパルス幅（≒一次側パルス信号のパルス幅）は、５２２μｓとした。

そして、かかる試験において、帯電物の除電に要した時間（除電時間）を計測した。その計測結果を図７（ａ）に示す。

併せて、巻き線トランス６の二次側巻き線６ｂから出力されるパルス状の高電圧の波高値の最大値と、該高電圧のパルス幅（詳しくは、該高電圧の波高値の半分の大きさの電圧値における該高電圧の幅（所謂、半値幅））とを、容量素子３の複数の容量値のそれぞれ毎に計測した。その計測結果を図７（ｂ）に示す。

なお、図７（ａ）の実線のグラフは、所定の帯電電位で正極性に帯電させた帯電物の除電時間を示し、破線のグラフは、所定の帯電電位で負極性に帯電させた帯電物の除電時間を示す。また、図７（ｂ）の実線のグラフは、巻き線トランス６の二次側巻き線６ｂから出力されるパルス状の高電圧の波高値の最大値（図中では、「出力電圧」と表記している）を示すグラフであり、破線のグラフは、巻き線トランス６の二次側巻き線６ｂから出力されるパルス状の高電圧のパルス幅を示すグラフである。

図７（ａ）のグラフに見られるように、正極性の帯電物を除電する場合と負極性の帯電物を除電する場合とのいずれにおいても、容量素子３の容量値が１００ｐＦであるときに、除電時間が最小（極小）となることが確認された。

また、図７（ｂ）の破線のグラフで示すように、容量素子３の容量値が大きくなるに伴い、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから出力されるパルス状の高電圧のパルス幅が増加する。従って、容量素子３の容量値の設定によって、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから出力されるパルス状の高電圧のパルス幅を所望のパルス幅に設定できることが判る。

ただし、図７（ｂ）の実線のグラフで示すように、容量素子３の容量値が大きくなるに伴い、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから出力されるパルス状の高電圧の波高値の最大値は、減少する傾向がある。このため、容量素子３の容量値は、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから出力されるパルス状の高電圧の波高値を、放電電極７からのコロナ放電の発生（ひいては、空気イオンの生成）を支障なく行い得る大きさに保つことが可能な範囲内で、帯電物の除電時間をできるだけ短くできるように設定することが好ましい。

このようなことから、前記実施形態では、容量素子３の容量値を１００ｐＦに設定した。この場合、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂから出力されるパルス状の高電圧の波高値を、放電電極７からのコロナ放電の発生（ひいては、空気イオンの生成）を支障なく行い得る大きさの電圧値にしつつ、帯電物の除電時間を最小化することができることとなる。

なお、前記実施形態では、高電圧発生回路２は、Ｈブリッジ回路５を用いて巻き線トランス６の一次巻き線６ａに矩形波状のパルス信号を印加するようにしたが、他の形態の回路を用いて巻き線トランス６の一次巻き線６ａに矩形波状のパルス信号を印加するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、巻き線トランス６の二次巻き線６ｂの正極性及び負極性の両極性の高電圧を発生させるようにしたが、一方の極性だけのパルス状の高電圧を発生させるようにしてもよい。

１…イオン生成装置、３…容量素子、６…巻き線トランス、６ａ…一次巻き線、６ｂ…二次巻き線、７…放電電極、９…接地電位部。

Claims (3)

1. 一次巻き線及び二次巻き線を有する巻き線トランスと、該巻き線トランスの二次巻き線の一端に接続された放電電極とを備え、前記巻き線トランスの一次巻き線にパルス信号を印加することを一定周期で行うことにより該巻き線トランスの二次巻き線に正極性及び負極性の少なくともいずれか一方の極性のパルス状の高電圧を一定周期で発生させ、該パルス状の高電圧を該巻き線トランスの二次巻き線から前記放電電極に印加することにより、該放電電極からコロナ放電を発生させると共に該コロナ放電によって空気イオンを生成するイオン生成装置であって、
   前記巻き線トランスの二次巻き線の両端間、又は、該二次巻き線の前記一端と接地電位部との間に接続された容量素子を備えており、該容量素子の容量は、前記一定周期の各周期の期間内で前記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パルス幅を、該容量素子を除去した場合よりも長くするように設定されていることを特徴とするイオン生成装置。
2. 請求項１記載のイオン生成装置において、
   当該イオン生成装置は、前記巻き線トランスの二次巻き線に正極性及び負極性のパルス状の高電圧を一定周期で交互に発生させるように構成されており、
   前記容量素子の容量は、前記放電電極に所定の位置関係で対向して配置される帯電物の除電に要する時間が最短となるように設定されていることを特徴とするイオン生成装置。
3. 一次巻き線及び二次巻き線を有する巻き線トランスと、該巻き線トランスの二次巻き線の一端に接続された放電電極とを備え、前記巻き線トランスの一次巻き線にパルス信号を印加することにより該巻き線トランスの二次巻き線に正極性及び負極性の少なくともいずれか一方の極性のパルス状の高電圧を発生させ、該パルス状の高電圧を該巻き線トランスの二次巻き線から前記放電電極に印加することにより、該放電電極からコロナ放電を発生させると共に該コロナ放電によって空気イオンを生成するイオン生成装置であって、
   前記巻き線トランスの二次巻き線の両端間、又は、該二次巻き線の前記一端と接地電位部との間に接続された容量素子を備えており、該容量素子の容量は、前記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パルス幅を、該容量素子を除去した場合よりも長くするように設定されており、前記容量素子は、前記巻き線トランスの二次巻き線の一端と、前記放電電極とを接続する同軸ケーブルにより構成されていることを特徴とするイオン生成装置。

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