JP6527664B2 - イオン発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、高電圧の印加によりイオンを発生するイオン発生装置に関する。

高電圧発生回路に放電電極及び誘導電極を接続し、放電電極からコロナ放電によりイオンを発生するイオン発生装置は特許文献１、２に開示される。特許文献１に開示されるイオン発生装置は高電圧発生回路が一次コイル及び二次コイルから成る昇圧トランスを有している。二次コイルの一端には一対の放電電極がそれぞれダイオードを介して接続され、他端には接地した誘導電極が接続される。

昇圧トランスの一次側にはサイリスタ等のスイッチング素子が設けられ、一次コイルにはコンデンサ及びダイオードが並列に接続される。コンデンサ及び一次コイルによって昇圧トランスの一次側に共振回路が形成される。昇圧トランスの二次側は放電電極と誘導電極との間の容量及び二次コイルによって共振回路が形成される

高電圧発生回路に電力が供給されると所定方向に電流が流れてコンデンサに充電される。コンデンサの端子間電圧が上昇してサイリスタのブレークオーバー電圧に到達すると、サイリスタが短絡状態となる。これにより、コンデンサに充電された電荷が放電されて一次コイルに電流が流れ、二次コイルに誘導起電力が発生する。

誘導起電力によって昇圧トランスの二次側の共振回路が共振し、所定の周波数で放電電極と誘導電極との間に正電圧及び負電圧が印加される。これにより、放電電極がコロナ放電して正イオン及び負イオンを発生する。

一方、昇圧トランスの一次側は共振回路を形成するため振動電圧が発生するが、第２波の電流が一次コイルに並列接続されるダイオードを流れるため急速に減衰する。これにより、昇圧トランスの一次側の振動電圧による二次コイルの誘導起電力が抑制される。従って、一次側と二次側との周波数の違いによる二次コイルの出力電圧の歪みを防止し、安定してイオンを発生することができる。

特許文献２に開示されるイオン発生装置は複数の放電電極（放電針）が放電基板上に一方向に並べて実装され、高電圧発生回路及び放電基板が絶縁体のハウジング内に収納される。放電電極はハウジングから突出し、放電電極の並設方向に延びる一対の金属棒から成る誘導電極（接地電極部）が放電電極を挟んでハウジング上に取り付けられる。誘導電極は長手方向の一端に接続される接続線を介して接地される。

そして、高電圧発生回路により放電電極と誘導電極との間に正電圧及び負電圧が印加される。これにより、放電電極がコロナ放電して正イオン及び負イオンを発生する。

特開２００３−７４２７号公報（第２頁−第３頁、第２図） 特開２００７−１５７５４１号公報（第５頁−第１０頁、第１図） 特開２０１１−９６５５５号公報（第４頁−第５頁、第１図）

上記特許文献１に開示されたイオン発生装置によると、経年使用により放電電極が劣化すると放電が微弱になるためイオンの発生量が減少する。これにより、イオン発生装置の交換が必要となるため、イオン発生装置の長寿命化が望まれている。

また、特許文献２に開示されたイオン発生装置によると、接地される接続線が誘導電極の長手方向の一端に接続され、該長手方向に並設される放電電極の外側に配置される。このため、イオン発生装置が大型になる問題があった。

また、一方向に延びる金属棒から成る誘導電極が設けられるため、イオン発生装置がより大型になるとともに部品点数が増加する問題があった。

本発明は、長寿命化を図ることのできるイオン発生装置を提供することを目的とする。また本発明は、小型化を図ることのできるイオン発生装置を提供することを目的とする。また本発明は、部品点数を削減できるイオン発生装置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は、一次コイル及び二次コイルから成る昇圧トランスと前記一次コイルに並列に接続して共振回路を形成するコンデンサとを有する高電圧発生回路と、前記二次コイルの一端に接続される放電電極と、前記二次コイルの他端に接続される誘導電極とを備え、前記放電電極と前記誘導電極との間に高電圧を印加して前記放電電極からコロナ放電によりイオンを発生するイオン発生装置において、前記コンデンサの放電によって振動電圧が印加される前記一次コイルの一方向の電流を可変する電流可変部を設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成のイオン発生装置において、前記電流可変部が可変抵抗から成り、直列接続されるダイオード及び前記電流可変部を前記一次コイルに並列に接続したことを特徴としている。

また本発明は、上記構成のイオン発生装置において、前記放電電極で発生したイオンの発生量を検出するイオン検出部を備え、前記イオン検出部の検知結果に基づいて前記電流可変部により電流を可変したことを特徴としている。

また本発明は、一対の針状の放電電極が立設される放電基板と、前記放電電極に対向する誘導電極と、前記放電電極と前記誘導電極との間に高電圧を印加する高電圧発生回路と、少なくとも前記放電基板及び前記高電圧発生回路を収納するハウジングとを備えたイオン発生装置において、前記ハウジングが一対の前記放電電極の間を仕切る仕切壁により囲まれた隔離室を有し、前記誘導電極と前記高電圧発生回路とを接続する接続部材を前記隔離室内に配したことを特徴としている。

また本発明は、上記構成のイオン発生装置において、前記放電基板の実装面をモールド材によりモールドし、前記モールド材を前記放電基板と前記仕切壁との隙間に充填したことを特徴としている。

また本発明は、上記構成のイオン発生装置において、前記誘導電極が前記放電基板に対向する対向基板上にパターン形成され、前記隔離室の周壁の上端または上壁が前記対向基板に接することを特徴としている。

また本発明は、上記構成のイオン発生装置において、前記ハウジングの外壁上に前記対向基板を配置するとともに、前記外壁に前記接続部材が挿通される開口部を設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成のイオン発生装置において、前記放電基板が一方の前記放電電極を実装した第１基板部と、他方の前記放電電極を実装した第２基板部とに分割されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成のイオン発生装置において、前記高電圧発生回路が一次コイル及び二次コイルから成る昇圧トランスを有して前記放電基板に少なくとも前記二次コイルを実装するとともに、一端面を開口した有底筒状に形成して前記昇圧トランスを覆う導電性のシールドケースを備え、前記シールドケースの周壁が挿入されるスリットを前記放電基板の前記放電電極と前記二次コイルとの間に設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成のイオン発生装置において、前記高電圧発生回路が前記一次コイルと共振回路を形成するコンデンサを有するとともに、前記シールドケースが周壁の開放端を屈曲して前記一次コイルと前記コンデンサとの間を仕切る遮蔽部を有することを特徴としている。

また本発明は、上記構成のイオン発生装置において、前記シールドケースが開口側から一周壁を前記スリットよりも延設して前記コンデンサの一部を覆う延設部を有することを特徴と

また本発明は、上記構成のイオン発生装置において、一次コイル及び二次コイルから成る昇圧トランスを有する高電圧発生回路と、導電性樹脂により形成して前記高電圧発生回路を収納するハウジングと、前記ハウジングに設けられるとともに前記高電圧発生回路に電力供給する外部電源が接続されるコネクタ部と、前記二次コイルの一端に接続される放電電極と、前記二次コイルの他端を前記コネクタ部のＧＮＤ端子に接続するＧＮＤ線と、前記高電圧発生回路よりも前記ＧＮＤ端子側で前記ＧＮＤ線と前記ハウジングとを接続する接続線とを備え、前記ハウジングが前記放電電極に臨む開口部を開口して前記放電電極に対向する誘導電極を形成することを特徴としている。

また本発明は、上記構成のイオン発生装置において、前記ハウジングがカーボンを含有した樹脂またはＰＢＴから成ることを特徴としている。

本発明によると、振動電圧が印加される一次コイルの一方向の電流を可変する電流可変部を設けたので、放電電極が経年劣化した際に一次コイルの電流を大きくして二次コイルの電圧を増加させ、イオンの減少を抑制することができる。従って、放電電極が劣化してもイオン発生装置を継続使用することができ、イオン発生装置の長寿命化を図ることができる。

また、本発明によると、誘導電極と高電圧発生回路とを接続する接続部材が、一対の放電電極の間を仕切る仕切壁により囲まれた隔離室に配される。これにより、イオン発生装置の小型化を図るとともに、接続部材と放電電極との間の異物や水蒸気による短絡を防止することができる。

また、本発明によると、導電性樹脂から成るハウジングにより誘導電極を形成し、ハウジングが高電圧発生回路よりもＧＮＤ端子側で接続線を介してＧＮＤ線に接続される。これにより、イオン発生装置の小型軽量化及び部品点数削減を図ることができるとともに、イオン発生装置から発生するノイズを低減することができる。

本発明の第１実施形態のイオン発生装置を示す斜視図 本発明の第１実施形態のイオン発生装置の内部を示す上面図 本発明の第１実施形態のイオン発生装置を図２のＡ−Ａ線で切断した正面断面図 本発明の第１実施形態のイオン発生装置を図２のＢ−Ｂ線で切断した正面断面図 本発明の第１実施形態のイオン発生装置の回路図 本発明の第１実施形態のイオン発生装置の二次コイルに発生する電圧を示す図 本発明の第２実施形態のイオン発生装置を示す正面断面図 本発明の第３実施形態のイオン発生装置を示す正面断面図 本発明の第４実施形態のイオン発生装置を示す正面断面図 本発明の第５実施形態のイオン発生装置を示す斜視図 本発明の第５実施形態のイオン発生装置の回路図 本発明の第５実施形態のイオン発生装置のノイズレベルを示す図

＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は第１実施形態のイオン発生装置の斜視図を示している。イオン発生装置１は絶縁体のセラミックや樹脂等から成るハウジング２によって後述する高電圧発生回路３０（図５参照）等を収納する。ハウジング２は下カバー３及び上カバー４を有し、下カバー３の上面開口部が上カバー４により塞がれる。

上カバー４の上面には対向基板１３が配される。対向基板１３は上カバー４の上面に突設したリブ４ａにより位置決めされ、リブ４ａに設けた係止爪（不図示）によって固定される。下カバー３の一側面には外部電源が接続されるコネクタ部５が設けられる。コネクタ部５を介して高電圧発生回路３０に電力供給される。

図２はイオン発生装置１の内部を示す上面断面図である。図３、図４はイオン発生装置１の正面断面図を示している。図３は図２のＡ−Ａ線で切断した断面を示しており、図４は図２のＢ−Ｂ線で切断した断面を示している。下カバー３内には放電基板１１及び駆動基板１５が収納される。

駆動基板１５は一端にコネクタ部５が接続され、昇圧トランス３１の一次コイル３１ａ及びコンデンサ３２を含む回路部品が実装される。放電基板１１には一対の針状の放電電極１２及び昇圧トランス３１の二次コイル３１ｂが実装される。放電基板１１の両面の実装面は樹脂等のモールド材１７によりモールドされる。下カバー４内の全体をモールド材１７によりモールドしてもよい。放電基板１１及び駆動基板１５上の回路部品によって放電電極１２と誘導電極１４との間に高電圧を印加する高電圧発生回路３０（図５参照）が形成される。

また、下カバー３内には金属等の導電性のシールドケース２０が設けられる。シールドケース２０はコネクタ部５側の端面を開口した有底筒状に形成され、昇圧トランス３１を覆う。昇圧トランス３１から発生するノイズをシールドケース２０によってシールドすることができる。

この時、シールドケース２０の奥側の側壁が放電基板１１の放電電極１２と二次コイル３１ｂとの間に形成されるスリット１１ｃに挿入される。これにより、放電電極１２を避けてシールドケース２０によって確実に昇圧トランス３１を覆うことができる。また、スリット１１ｃを設けるため放電基板１１の一部と昇圧トランス３１とがシールドケース２０により覆われる。このため、シールドケース２０により放電基板１１の全体を覆う必要がなく、シールドケース２０を小型化してイオン発生装置１のコストを削減することができる。

シールドケース２０は開口側の下壁を上方に屈曲した遮蔽部２０ａを有している。遮蔽部２０ａは昇圧トランス３１の一次コイル３１ａとコンデンサ３２との間を仕切る。これにより、昇圧トランス３１から発生するノイズのコンデンサ３２に対する影響を低減することができる。

また、シールドケース２０には上壁を開口側からスリット１１ｃよりも延設した延設部２０ｂを有している。延設部２０ｂによりコンデンサ３２の上方が覆われ、コンデンサ３２から発生するノイズをシールドすることができる。尚、シールドケース２０の正面側の側壁を開口側からスリット１１ｃよりも延設してもよい。

ハウジング２の上カバー４には放電電極１２が臨む一対の開口部４ｂが設けられる。対向基板１３には開口部４ｂに重なる一対の貫通孔１３ａが設けられる。対向基板１３の下面には誘導電極１４がパターン形成される。誘導電極１４は貫通孔１３ａの周囲に配される一対の環状部１４ａを直線状の連結部１４ｂにより連結して形成される。

また、上カバー４には両方の開口部４ｂ間に開口部１８ａが開口し、開口部１８ａの周縁から上面断面がコ字状の仕切壁１９が下方に延びて形成される。仕切壁１９の奥側（図２において上側）の開放端は下カバー３の周壁に接するように形成される。仕切壁１９は一対の放電電極１２間を仕切り、仕切壁１９により囲まれた隔離室１８がハウジング２内に形成される。隔離室１８の周壁は開口部１８ａの周縁から延びる仕切壁１９により形成され、隔離室１８の周壁の上端は対向基板１３に接して下端は放電基板１１に接する。

尚、上カバー４により隔離室１８の上壁を設けて該上壁に開口部１８ａが開口してもよい。この時、対向基板１３は隔離室１８の上壁に接して配される。また、仕切壁１９を下カバー３の周壁から突設して隔離室１８を形成してもよい。

詳細を後述するように、高電圧発生回路３０（図５参照）を形成する二次コイル３１ｂの一端は放電電極１２に接続され、他端は誘導電極１４に接続される。この時、誘導電極１４に一端を半田付けした接続部材１６が隔離室１８内に配され、接続部材１６の他端が放電基板１１に半田付けされる。接続部材１６は放電基板１１上の導体パターンを介して二次コイル３１ｂに接続される。

これにより、誘導電極１４と昇圧トランス３１とを接続する接続部材１６が従来例のように複数の放電電極１２の外側に配置されず、一対の放電電極１２間に配される。このため、イオン発生装置１の小型化を図ることができる。

この時、仕切壁１９の上端が対向基板１３に接して下端が放電基板１１に接するため、接続部材１６と放電電極１２とが隔離される。従って、接続部材１６と放電電極１２との間の異物や水蒸気による短絡を防止することができる。

また、仕切壁１９の下端と放電基板１１との間に僅かに形成される隙間にはモールド材１７が充填される。これにより、接続部材１６と放電電極１２とをより確実に隔離することができる。

図５はイオン発生装置１の駆動回路を示す回路図である。駆動回路はコネクタ部５に設けた端子５ａ、５ｂを介して外部電源（不図示）に接続される。端子５ｂはＧＮＤ端子になっており、ＧＮＤ線３８に接続される。

端子５ａ、５ｂ間にはダイオードＤ１、入力抵抗Ｒ、コンデンサ３２が直列に接続される。また、直列接続される昇圧トランス３１の一次コイル３１ａ及びスイッチング素子３３が、コンデンサ３２の両端に並列に接続される。コンデンサ３２及び一次コイル３１ａによって昇圧トランス３１の一次側の共振回路が形成される。スイッチング素子３３はサイダック（登録商標）やサイリスタ等により形成され、コンデンサ３２の両端電圧が所定電圧になると導通する。コンデンサ３２の両端電圧が所定電圧になった際に導通する他の素子によりスイッチング素子３３を形成してもよい。

また、直列接続されるダイオードＤ２及び電流可変部３４が、コンデンサ３２の両端に並列に接続される。電流可変部３４はダイオードＤ２によって一方向に電流が流れ、この電流をマイクロコンピュータ３５により制御される可変抵抗により可変する。この時、マイクロコンピュータ３５は放電電極１２から発生するイオンの発生量を検知するイオン検出部３６の検知結果に基づいて電流可変部３４の電流を可変する。

昇圧トランス３１の二次コイル３１ｂの一端には一対の放電電極１２がそれぞれダイオードＤ３、ダイオードＤ４を介して接続される。ダイオードＤ３はカソードを二次コイル３１ｂに接続し、ダイオードＤ４はアノードを二次コイル３１ｂに接続すれる。二次コイル３１ｂの他端には誘導電極１４が接続される。放電電極１２と誘導電極１４との間の静電容量と二次コイル３１ｂとによって昇圧トランス３１の二次側の共振回路が形成される。

外部電源から端子５ａ、５ｂ間に電圧が印加されると、ダイオードＤ１及び入力抵抗Ｒを介してコンデンサ３２に充電される。コンデンサ３２の端子間電圧が上昇して所定電圧になると、スイッチング素子３３が導通する。これにより、コンデンサ３２に充電された電荷がスイッチング素子３３及び一次コイル３１ａを介して放電され、一次コイル３１ａにインパルス電圧が発生する。

一次コイル３１ａには昇圧トランス３１の一次側の共振回路によって振動しながら減衰する振動電圧が発生する。この時、振動電圧の減衰時間は短時間（数十μｓｅｃ〜数百μｓｅｃ）であり、スイッチング素子３３はオン状態を維持する。そして、コンデンサ３２の両端電圧が減衰してゼロになるとスイッチング素子３３がオフになり、外部電源からコンデンサ３２に充電して充放電が繰り返される。

一次コイル３１ａにインパルス電圧が発生すると二次コイル３１ｂには一次コイル３１ａからエネルギーが伝達されて起電力が発生する。これにより、昇圧トランス３１の二次側では共振回路によって二次コイル３１ｂの両端に正及び負の高電圧パルスが交互に減衰しながら発生する。二次コイル３１ｂで発生した負の高電圧パルスはダイオードＤ３を介して一方の放電電極１２に印加される。また、二次コイル３１ｂで発生した正の高電圧パルスはダイオードＤ４を介して他方の放電電極１２に印加される。これにより、放電電極１２の先端でコロナ放電が発生する。

従って、コンデンサ３２、昇圧トランス３１及びスイッチング素子３３を有した回路によって放電電極１２と誘導電極１４との間に高電圧を印加する高電圧発生回路３０が構成される。

正電圧に印加された放電電極１２のコロナ放電により空気中の水分子が電離して水素イオンが生成される。この水素イオンが溶媒和エネルギーにより空気中の水分子とクラスタリングする。これにより、Ｈ⁺（Ｈ₂Ｏ）ｍ（ｍは０または任意の自然数）から成る空気イオンの正イオンが放出される。

また、負電圧に印加された放電電極１２のコロナ放電により空気中の酸素分子または水分子が電離して酸素イオンが生成される。この酸素イオンが溶媒和エネルギーにより空気中の水分子とクラスタリングする。これにより、Ｏ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）から成る空気イオンの負イオンが放出される。

Ｈ⁺（Ｈ₂Ｏ）ｍ及びＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）ｎは空気中の浮遊菌や臭い成分の表面で凝集してこれらを取り囲む。そして、式（１）〜（３）に示すように、衝突により活性種である［・ＯＨ］（水酸基ラジカル）やＨ₂Ｏ₂（過酸化水素）を微生物等の表面上で凝集生成して浮遊菌や臭い成分を破壊する。ここで、ｍ’、ｎ’は任意の自然数である。従って、正イオン及び負イオンを放出して空気中の殺菌及び臭い除去を行うことができる。

Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)ｍ＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)ｎ→・ＯＨ＋1/2Ｏ₂＋(ｍ＋ｎ)Ｈ₂Ｏ ・・・（１）
Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)ｍ＋Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)ｍ’＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)ｎ＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)ｎ’
→ 2・ＯＨ＋Ｏ₂＋(ｍ＋ｍ'＋ｎ＋ｎ')Ｈ₂Ｏ ・・・（２）
Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)ｍ＋Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)ｍ’＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)ｎ＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)ｎ’
→ Ｈ₂Ｏ₂＋Ｏ₂＋(ｍ＋ｍ'＋ｎ＋ｎ')Ｈ₂Ｏ ・・・（３）

上述したように、コンデンサ３２はスイッチング素子３３がオンの時に放電し、一次コイル３１ａの両端に振動電圧が発生する。昇圧トランス３１の一次側に振動電圧が発生すると、ダイオードＤ２の逆方向の電流は電流可変部３４を流れずに一次コイル３１ａを流れる。また、ダイオードＤ２の順方向の電流は電流可変部３４を流れる。

この時、電流可変部３４の抵抗値を小さく（例えば、０Ω）して電流可変部３４を流れる電流が大きくなると、一次コイル３１ａに電流が流れない。一方、電流可変部３４の抵抗値を大きくして電流可変部３４を流れる電流が小さくなると、一次コイル３１ａに電流が流れて二次側に起電力が発生する。このため、電流可変部３４によって一次コイル３１ａの一方向（ダイオードＤ２の順方向）の電流を可変することができる。

図６は二次コイル３１ｂに発生する電圧を示す図である。同図において、縦軸は電圧であり、横軸は時間である。図中、実線Ｅ１の状態は破線Ｅ２の状態よりも電流可変部３４の抵抗値が大きくなっている。

同図によると、二次コイル３１ｂの電圧はスイッチング素子３３がオンになった後の第１波のピークが負極性となり、第２波のピークが正極性となる。スイッチング素子３３がオンになった時に電流がダイオードＤ２によって電流可変部３４に流れないため、一次コイル３１ａを流れる。これにより、二次コイル３１ｂに起電力が発生して第１波が形成される。このため、電流可変部３４の抵抗値が異なる実線Ｅ１、破線Ｅ２の第１波の電圧が同じになっている。

次に、コンデンサ３２からダイオードＤ２の順方向に電流が流れると電流可変部３４には抵抗値に応じた電流が流れる。破線Ｅ２では電流可変部３４の抵抗値が小さいため一次コイル３１ａに電流が流れず、二次コイル３１ｂの電圧は二次側の共振回路によって第２波以降が振動しながら減衰する。

これに対して、実線Ｅ１では電流可変部３４の抵抗値が大きいため一次コイル３１ａに電流が流れ、これによる起電力が二次コイル３１ｂの振動電圧に重畳される。このため、実線Ｅ１の第２波が破線Ｅ２の第２波よりも大きくなる。その後、二次コイル３１ｂの電圧は二次側の共振回路によって第３波以降が振動しながら減衰する。

これにより、電流可変部３４の抵抗値が小さい場合（破線Ｅ２）よりも大きい場合（実線Ｅ１）に放電電極１２の印加電圧が大きくなり、イオン発生量が増加する。

本実施形態ではイオン検出部３６（図５参照）により検知したイオンの発生量が所定の閾値よりも大きい時に電流可変部３４の抵抗値が所定の標準値に設定される。これにより、放電電極１２の印加電圧を必要以上に大きくすることなく閾値以上のイオンを発生することができ、放電電極１２の経年劣化を抑制することができる。

そして、放電電極１２の経年劣化によってイオンの発生量が閾値よりも低下すると、マイクロコンピュータ３５により電流可変部３４の抵抗値を標準値よりも小さくする（例えば、０Ω）。これにより、放電電極１２の印加電圧を大きくしてイオンの減少を抑制することができる。従って、放電電極１２が劣化してもイオン発生装置１を継続使用することができ、イオン発生装置１の長寿命化を図ることができる。

尚、イオン検出部３６で検知したイオンの発生量の閾値を複数設け、各閾値に対して電流可変部３４の抵抗値を複数の段階に可変してもよい。また、電流可変部３４が可変抵抗により構成されるが、他の素子を用いて一次コイル３１ａに流れる一方向の電流を可変してもよい。

また、イオン検出部３６を省いてタイマーを設け、タイマーにより検知されるイオン発生装置１の使用時間に基づいて電流可変部３４の電流を可変してもよい。即ち、イオン発生装置１の使用時間が所定の閾値よりも短い時に電流可変部３４の抵抗値を標準値に設定し、閾値よりも長くなると電流可変部３４の抵抗値を標準値よりも小さくする。これにより、上記と同様に、放電電極１２が劣化してもイオン発生装置１を継続使用することができる。

本実施形態によると、振動電圧が印加される一次コイル３１ａの一方向の電流を可変する電流可変部３４を設けたので、放電電極１２が経年劣化した際に一次コイル３１ａの電流を大きくして二次コイル３１ｂの電圧を増加させ、イオンの減少を抑制することができる。従って、放電電極１２が劣化してもイオン発生装置１を継続使用することができ、イオン発生装置１の長寿命化を図ることができる。

また、直列接続されるダイオードＤ２及び可変抵抗から成る電流可変部３４を一次コイル３１ａに並列に接続したので、一次コイル３１ａに流れる電流を容易に可変することができる。

また、放電電極１２で発生したイオンの発生量を検出するイオン検出部３６の検知結果に基づいて電流可変部３４により電流を可変したので、放電電極１２の劣化時に確実に所望量のイオンを発生させることができる。

また、誘導電極１４と高電圧発生回路３０の二次コイル３１ｂとを接続する接続部材１６が、一対の放電電極１２の間を仕切る仕切壁１９により囲まれた隔離室１８に配される。これにより、接続部材１６が一対の放電電極１２の間に配され、イオン発生装置１の小型化を図ることができる。また、接続部材１６と放電電極１２とが仕切壁１９によって仕切られるため、接続部材１６と放電電極１２との間の異物や水蒸気による短絡を防止することができる。

また、放電基板１２の実装面をモールド材１７によりモールドし、モールド材１７を放電基板１２と仕切壁１９との隙間に充填したので、接続部材１６と放電電極１２とを仕切壁１９によってより確実に仕切ることができる。

また、誘導電極１４が放電基板１１に対向する対向基板１３上にパターン形成され、隔離室１８の周壁を形成する仕切壁１９の上端が対向基板１３に接する。これにより、接続部材１６と放電電極１２とを仕切壁１９によってより確実に仕切ることができる。尚、隔離室１８の上壁が対向基板１３に接してもよい。これにより、接続部材１６と放電電極１２とを仕切壁１９及び上壁によってより確実に仕切ることができる。

また、ハウジング２の上カバー４の外壁上に対向基板１３を配置し、該外壁に接続部材１６が挿通される開口部１８ａを設けたので、隔離室１８の周壁の上端または上壁が対向基板１３に接するイオン発生装置１を容易に実現することができる。

また、昇圧トランス３１を覆う有底筒状の導電性のシールドケース２０を有し、放電基板１１上の放電電極１２と二次コイル３１ｂとの間にシールドケース２０の周壁を挿入するスリット１１ｃが設けられる。これにより、シールドケース２０により放電基板１１の全体を覆う必要がなく、シールドケース２０を小型化してイオン発生装置１のコストを削減することができる。

また、シールドケース２０が周壁の開放端を屈曲して一次コイル３１ａとコンデンサ３２との間を仕切る遮蔽部２０ａを有する。これにより、昇圧トランス３１から発生するノイズのコンデンサ３２に対する影響を低減することができる。

また、シールドケース２０が開口側から一周壁をスリット１１ｃよりも延設してコンデンサ３２の一部を覆う延設部２０ｂを有する。これにより、コンデンサ３２から発生するノイズをシールドすることができる。

＜第２実施形態＞
次に、図７は第２実施形態のイオン発生装置１の正面断面図であり、前述の図４と同じ断面を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図６に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は仕切壁１９の構成が第１実施形態と異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。

上カバー４には一対の開口部４ｂ間に開口部１８ａが開口し、下カバー３には周壁から突出した上面断面がコ字状の仕切壁１９が形成される。仕切壁１９は一対の放電電極１２間を仕切り、仕切壁１９により囲まれた隔離室１８がハウジング２内に形成される。この時、対向基板１３は隔離室１８の上壁に接して配される。仕切壁１９の上端と上カバー４との間には隙間が設けられ、仕切壁１９の下端は放電基板１１に接する。また、仕切壁１９の下端と放電基板１１との間に僅かに形成される隙間にはモールド材１７が充填される。

上記構成のイオン発生装置１によると、誘導電極１４と昇圧トランス３１とを接続する接続部材１６が従来例のように複数の放電電極１２の外側に配置されず、一対の放電電極１２間に配される。このため、イオン発生装置１の小型化を図ることができる。

この時、仕切壁１９の下端が放電基板１１に接するため、接続部材１６と放電電極１２との間の沿面距離を長くすることができる。従って、接続部材１６と放電電極１２との間の異物や水蒸気による短絡を防止することができる。

また、仕切壁１９の下端と放電基板１１との間に充填されるモールド材１７によって接続部材１６と放電電極１２との間の沿面距離をより確実に長くすることができる。

＜第３実施形態＞
次に、図８は第３実施形態のイオン発生装置１の正面断面図であり、前述の図４と同じ断面を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図６に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は放電基板１１の構成が第１実施形態と異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。

放電基板１１は一方の放電電極１２を実装した第１基板部１１ａと、他方の放電電極１２を実装した第２基板部１１ｂとに分割される。仕切壁１９の下端は第１基板部１１ａ及び第２基板部１１ｂの端部にそれぞれ接する。隔離室１８内に配される接続部材１６の下端にはリード線１６ａが接続される。リード線１６ａは第１基板部１１ａと第２基板部１１ｂとの間を通って放電基板１１に接続される。これにより、誘導電極１４と二次コイル３１ｂとが接続される。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、放電基板１１が放電電極１２をそれぞれ実装した第１基板部１１ａと第２基板部１１ｂとに分割される。これにより、第１基板部１１ａと第２基板部１１ｂとの間を通る接続部材１６を介して誘導電極１４と二次コイル３１ｂとを容易に接続することができる。

＜第４実施形態＞
次に、図９は第４実施形態のイオン発生装置１の正面断面図であり、前述の図７と同じ断面を示している。説明の便宜上、前述の図７に示す第２実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は放電基板１１の構成が第２実施形態と異なっている。その他の部分は第２実施形態と同様である。

放電基板１１は一方の放電電極１２を実装した第１基板部１１ａと、他方の放電電極１２を実装した第２基板部１１ｂとに分割される。仕切壁１９の下端は第１基板部１１ａ及び第２基板部１１ｂの端部にそれぞれ接する。隔離室１８内に配される接続部材１６の下端にはリード線１６ａが接続される。リード線１６ａは第１基板部１１ａと第２基板部１１ｂとの間を通って放電基板１１に接続される。これにより、誘導電極１４と二次コイル３１ｂとが接続される。

本実施形態によると、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１基板部１１ａと第２基板部１１ｂとの間を通る接続部材１６を介して誘導電極１４と二次コイル３１ｂとを容易に接続することができる。

＜第５実施形態＞
次に、図１０は第５実施形態のイオン発生装置１の斜視図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図６に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態はハウジング２の構成が第１実施形態と異なり、シールドケース２０（図３参照）が省かれている。その他の部分は第１実施形態と同様である。

イオン発生装置１は下カバー３及び上カバー４を有したハウジング２によって高電圧発生回路３０（図５参照）等を収納する。下カバー３及び上カバー４はカーボンを含有した樹脂やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の導電性樹脂により形成される。これにより、駆動回路が導電性のハウジング２により覆われるため、駆動回路から発生するノイズをシールドすることができる。また、金属ケース等によりイオン発生装置１を覆うよりもイオン発生装置１の軽量化を図ることができる。

また、上カバー４は放電電極１２（図４参照）に臨む一対の開口部４ｂが開口し、後述するように開口部４ｂによって誘導電極１４（図１１参照）を形成する。このため、第１実施形態に示す対向基板１３及びリブ４ａ（図１参照）が省かれる。

図１１はイオン発生装置１の駆動回路を示す回路図である。前述の図５と同様の部分の説明は省略する。昇圧トランスの二次コイル３１ｂの一端はダイオードＤ３、Ｄ４を介して放電電極１２に接続され、他端はＧＮＤ線３８に接続される。また、リード線３８ａ（接続線）によってＧＮＤ線３８と導電性のハウジング２とが接続される。これにより、放電電極１２に対向する開口部４ｂはＧＮＤ電位に維持され、一対の誘導電極１４を形成する。

この時、リード線３８ａの一端はコンデンサ３２、昇圧トランス３１及びスイッチング素子３３を含む高電圧発生回路３０よりも端子５ｂ（ＧＮＤ端子）側でＧＮＤ線３８に接続される。これにより、誘導電極１４は高電圧発生回路３０をバイパスしてＧＮＤ電位の端子５ｂに接続される。このため、昇圧トランス３１から発生するノイズの影響をより確実に低減することができる。

図１２はイオン発生装置１のノイズレベルを示す図である。同図において、縦軸はノイズレベルであり、横軸は周波数（単位：Ｈｚ）である。図中、実線Ｆ１は本実施形態を示し、破線Ｆ２は第１実施形態のイオン発生装置１に対してシールドケース２０（図３参照）を省いた状態を示している。

同図によると、本実施形態の実線Ｆ１はシールドケース２０（図３参照）を省いてもイオン発生装置１から発生するノイズを低減することができる。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、導電性樹脂から成るハウジング２により誘導電極１４を形成し、ハウジング２が高電圧発生回路３０よりも端子５ｂ（ＧＮＤ端子）側でリード線３８ａ（接続線）を介してＧＮＤ線３８に接続される。これにより、対向基板１３やシールドケース２０（図３参照）を省くとともに金属ケースを必要とせず、イオン発生装置１の小型軽量化及び部品点数削減を図ることができる。また、昇圧トランス３１から発生するノイズを確実に低減し、イオン発生装置１から発生するノイズを低減することができる。

尚、第１実施形態と同様のシールドケース２０（図３参照）を設けてもよい。これにより、イオン発生装置１から発生するノイズをより低減することができる。

本実施形態において、車載用途のイオン発生装置１では端子５ａ、５ｂの入力電圧を所定電圧（例えば、ＤＣ９Ｖ）に変換する定電圧回路が駆動基板１５に設けられる。高電圧発生回路３０には定電圧回路の出力電圧が入力される。この時、リード線３８ａを定電圧回路よりも端子５ｂ側でＧＮＤ線３８に接続するとより望ましい。これにより、定電圧回路から発生するノイズによる影響を低減することができる。

また、単一の放電電極１２が設けられるイオン発生装置１において導電性樹脂から成るハウジング２により単一の誘導電極１４を形成してもよい。

本発明によると、高電圧の印加によりイオンを発生するイオン発生装置に利用することができる。

１ イオン発生装置
２ ハウジング
３ 下カバー
４ 上カバー
４ａ リブ
４ｂ、１８ａ 開口部
５ コネクタ部
５ａ、５ｂ 端子
１１ 放電基板
１１ａ 第１基板部
１１ｂ 第２基板部
１１ｃ スリット
１２ 放電電極
１３ 対向基板
１３ａ 貫通孔
１４ 誘導電極
１５ 駆動基板
１６ 接続部材
１６ａ リード線
１７ モールド材
１８ 隔離室
１９ 仕切壁
２０ シールドケース
２０ａ 遮蔽部
２０ｂ 延設部
３０ 高電圧発生回路
３１ 昇圧トランス
３１ａ 一次コイル
３１ｂ 二次コイル
３２ コンデンサ
３３ スイッチング素子
３４ 電流可変部
３５ マイクロコンピュータ
３６ イオン検出部
３８ ＧＮＤ線
３８ａ リード線

Claims (2)

1. 一次コイル及び二次コイルから成る昇圧トランスと前記一次コイルに並列に接続して共振回路を形成するコンデンサとを有する高電圧発生回路と、前記二次コイルの一端に接続される放電電極と、前記二次コイルの他端に接続される誘導電極とを備え、前記放電電極と前記誘導電極との間に高電圧を印加して前記放電電極からコロナ放電によりイオンを発生するイオン発生装置において、前記コンデンサの放電によって振動電圧が印加される前記一次コイルの一方向の電流を可変する可変抵抗から成る電流可変部と、前記電流可変部に直列接続して該一方向に電流を流して逆方向に電流を流さないダイオードとを設け、前記ダイオード及び前記電流可変部を前記一次コイルに並列に接続し、
   前記電流可変部の抵抗値が小さい場合に対して大きい場合に、前記二次コイルの電圧の第１波が同じで第２波が大きいことを特徴とするイオン発生装置。
2. 前記放電電極で発生したイオンの発生量を検出するイオン検出部を備え、前記イオン検出部の検知結果に基づいて前記電流可変部の抵抗値を可変したことを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。

Images