JP7271299B2 - イオン発生装置および電気機器 - Google Patents

Description

本発明は、イオン発生装置、および当該イオン発生装置を備える電気機器に関する。

特許文献１には、パルス電圧を生成可能なパルス生成装置と、パルス電圧が印加される複数の電極と、複数の電極間に生じた放電によりオゾンを生成する放電反応器とを備えるオゾン生成装置が開示されている。当該オゾン生成装置は、パルス生成装置内の磁気パルス圧縮回路を覆う第１シールドと、放電反応器を覆う、第１シールドとは独立した第２シールドとを備える。

また、特許文献２には、装置全体の制御を司る電力制御部と、電力制御部からの指令に基づき、放電部に印加する高電圧を発生する高圧発生回路とを備えるイオン発生装置が開示されている。当該イオン発生装置においては、電力制御部は、第１の基板に設けられると共に、高圧発生回路は、第１の基板とは異なる位置に配置された第２の基板に設けられている。

特開２０１１－３７６５０号公報 特開２０１３－４４１６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている装置は、オゾンを発生させるための構成に加えて、互いに独立した２つのシールドを備える必要がある。このため、装置の小型化が困難であるという問題がある。

また、特許文献２に開示されている装置によれば、当該装置により発生するノイズのうち、伝導ノイズについては容易に低減できるが、放射ノイズおよび誘導ノイズを低減するためには第１の基板と第２の基板とを大きく離隔させる必要がある。このため、特許文献２に開示されている装置についても小型化が困難である。

本発明の一態様は、小型かつノイズを低減可能なイオン発生装置などを実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るイオン発生装置は、２次側が接地されていない高圧トランスと、放電側配線パターンと、誘導側配線パターンと、前記高圧トランスの２次側の端子のうち、一方の端子に、前記放電側配線パターンを介して接続される放電電極と、前記高圧トランスの２次側の端子のうち、他方の端子に、前記誘導側配線パターンを介して接続される誘導電極と、を備え、前記一方の端子の幅を第１の幅とした場合、前記放電側配線パターンは、前記第１の幅よりも幅広な第２の幅に形成された放電側拡幅領域を有し、前記他方の端子の幅を第３の幅とした場合、前記誘導側配線パターンは、前記第３の幅よりも幅広な第４の幅に形成された誘導側拡幅領域を有し、前記放電側拡幅領域および前記誘導側拡幅領域の少なくとも一部は、平面視において互いに重畳している。
また、本発明の一態様に係るイオン発生装置は、２次側が接地されていない高圧トランスと、放電側配線パターンと、誘導側配線パターンと、前記高圧トランスの２次側の端子のうち、一方の端子に、前記放電側配線パターンを介して接続される放電電極と、前記高圧トランスの２次側の端子のうち、他方の端子に、前記誘導側配線パターンを介して接続される誘導電極と、を備え、前記一方の端子の幅を第１の幅とした場合、前記放電側配線パターンは、前記第１の幅よりも幅広な第２の幅に形成された放電側拡幅領域を有し、前記放電側拡幅領域および前記誘導側配線パターンの少なくとも一部は、平面視において互いに重畳しており、前記高圧トランスの一次側に設けられた駆動回路を前記放電側配線パターンおよび前記誘導側配線パターンで生じる電磁ノイズから遮断するシールドをさらに備える。

本発明の一態様によれば、小型かつノイズを低減可能なイオン発生装置などを実現できる。

本実施形態１に係るイオン発生装置の構成を示す図である。 実施形態１に係るイオン発生装置の回路構成の概略を示す図である。 （ａ）は、図１のＡ－Ａ線断面矢視図であり、（ｂ）は、図１のＢ－Ｂ線断面矢視図であり、（ｃ）は、平面視における放電側パターンの拡幅領域と誘導側配線パターンの拡幅領域との位置関係を示す図である。 実施形態２に係るイオン発生装置の構成を示す図である。 実施形態３に係るイオン発生装置の回路構成の概略を示す図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

図２は、本実施形態に係るイオン発生装置１の回路構成の概略を示す図である。図２に示すように、イオン発生装置１は、駆動回路１１、高圧トランス１２、ダイオード１３ａおよび１３ｂ、放電電極１４ａおよび１４ｂ、ならびに誘導電極１５を備える。

駆動回路１１は、外部からの入力電圧により高圧トランス１２を駆動するためのものである。高圧トランス１２は、駆動回路１１により駆動されて入力電圧を昇圧するためのものである。

ダイオード１３ａおよび１３ｂは、高圧トランス１２の一方の端子１２ａ（図３参照）と放電電極１４ａおよび１４ｂとの間に、並列に接続されるものである。すなわち、高圧トランス１２と放電電極１４ａおよび１４ｂとは、ダイオード１３ａおよび１３ｂを介して接続されている。ダイオード１３ａのアノードおよびダイオード１３ｂのカソードが、端子１２ａに接続される。ダイオード１３ａのカソードが、放電電極１４ａに接続される。ダイオード１３ｂのアノードが、放電電極１４ｂに接続される。

放電電極１４ａおよび１４ｂは、誘導電極１５との間に電界を形成するための電極である。誘導電極１５は、放電電極１４ａおよび１４ｂとの間に電界を形成するための電極である。

イオン発生装置１においては、高圧トランス１２の２次側は接地されていない。駆動回路１１から高圧トランス１２へ電力が供給されることで、放電電極１４ａおよび１４ｂと誘導電極１５との間で放電が生じ、イオンが発生する。イオン発生装置１の回路を構成する各構成要素については特に制限されず、公知の物を用いることができる。

図１は、本実施形態に係るイオン発生装置１の構成を示す図である。図１に示すように、イオン発生装置１は、図２に示した各部材に加えて、放電側基板２１、誘導側基板２２、放電側基板２１および誘導側基板２２を収容するケース２３、ならびに、ケース２３内で放電側基板２１および誘導側基板２２を封止する樹脂である封止樹脂２４を備える。

放電側基板２１および誘導側基板２２は、一般的な回路基板の材料により形成されていればよい。ケース２３の材料の例としては、ＰＢＴ（Poly Butylene Terephthalate）樹脂、ＰＰＥ（Poly Phenylene Ether）樹脂、またはＰＣ（Poly Carbonate）樹脂などが挙げられる。封止樹脂２４の材料の例としては、エポキシ樹脂またはウレタン樹脂などが挙げられる。簡単のため、図３の（ａ）～（ｃ）（後述）においては封止樹脂２４を省略している。

放電側基板２１は、表面に放電側配線パターン２１ａが形成されるとともに、ダイオード１３ａおよび１３ｂならびに放電電極１４ａおよび１４ｂが配される基板である。放電側配線パターン２１ａは、高圧トランス１２から放電電極１４ａおよび１４ｂへ電力を供給する回路パターンである。

放電電極１４ａおよび１４ｂは、例えばブラシ電極、針電極または面電極である。以下の説明では、放電側基板２１に対する放電電極１４ａおよび１４ｂの位置（各図面における＋Ｚ側）を上側と称し、上側とは逆の側を下側と称する場合がある。

誘導側基板２２は、表面に誘導側配線パターン２２ａおよび誘導電極１５が形成される基板である。誘導側配線パターン２２ａは、高圧トランス１２から誘導電極１５へ電力を供給する回路パターンである。誘導側基板２２は、放電側基板２１よりも上側に配される。誘導側基板２２は、放電電極１４ａおよび１４ｂが貫通する穴２２ｂを有する。

誘導電極１５は、放電電極１４ａおよび１４ｂのそれぞれを中心とする環状の面電極である。このため、誘導電極１５に含まれる各部位は、放電電極１４ａまたは１４ｂに対して略一定の距離に位置する。このため、誘導電極１５の全体と放電電極１４ａまたは１４ｂとの間で放電が生じることとなり、安定した放電を実現できる。なお、本実施の形態では、安定した放電を実現するため、誘導電極１５を環状の面電極としているが、必ずしも環状でなくもよい。また、誘導電極１５は、必ずしも面電極でなくてもよい。

図３の（ａ）は、図１のＡ－Ａ線断面矢視図である。なお、図１は、図３の（ａ）のＣ－Ｃ線における断面矢視図である。イオン発生装置１において、放電電極１４ａおよび１４ｂは、高圧トランス１２の２次側の、一方の端子１２ａに、放電側配線パターン２１ａを介して接続される。図３の（ａ）に示すように、放電側配線パターン２１ａは、トランス側接続領域２１１、拡幅領域２１２（放電側拡幅領域）、およびダイオード側接続領域２１３を有する。トランス側接続領域２１１は、端子１２ａが放電側配線パターン２１ａに接続される領域である。トランス側接続領域２１１の幅は、端子１２ａの幅（第１の幅）と等しい。ダイオード側接続領域２１３は、ダイオード１３ａおよび１３ｂが放電側配線パターン２１ａに接続される領域である。

拡幅領域２１２は、トランス側接続領域２１１とダイオード側接続領域２１３との間の領域である。拡幅領域２１２の幅（第２の幅）は、高圧トランス１２の端子１２ａの幅よりも幅広に形成されている。

図３の（ｂ）は、図１のＢ－Ｂ線断面矢視図である。イオン発生装置１において、誘導電極１５は、高圧トランス１２の２次側の、他方の端子１２ｂに、誘導側配線パターン２２ａを介して接続される。図３の（ｂ）に示すように、誘導側配線パターン２２ａは、トランス側接続領域２２１、および拡幅領域２２２（誘導側拡幅領域）を有する。トランス側接続領域２２１は、高圧トランス１２の、他方の端子１２ｂが誘導側配線パターン２２ａに接続される領域である。トランス側接続領域２２１の幅は、端子１２ｂの幅（第３の幅）と等しい。

拡幅領域２２２は、トランス側接続領域２２１と誘導電極１５との間の領域である。拡幅領域２２２の幅（第４の幅）は、端子１２ｂの幅よりも幅広に形成されている。なお、端子１２ａと１２ｂとの幅は、互いに同じであっても異なっていてもよい。

なお、放電側配線パターン２１ａは、必ずしもトランス側接続領域２１１および／またはダイオード側接続領域２１３を有する必要はなく、端子１２ａおよび／またはダイオード１３ａが拡幅領域２１２に直接接続されていてもよい。同様に、誘導側配線パターン２２ａは、必ずしもトランス側接続領域２２１を有する必要はなく、端子１２ｂが拡幅領域２２２に直接接続されていてもよい。ただし、イオン発生装置１の製造のしやすさを考慮すると、放電側配線パターン２１ａがトランス側接続領域２１１およびダイオード側接続領域２１３を有し、誘導側配線パターン２２ａがトランス側接続領域２２１を有することが好ましい。

また、放電側配線パターン２１ａがトランス側接続領域２１１および／またはダイオード側接続領域２１３を有する場合、当該領域は必ずしも端子１２ａおよび／またはダイオード１３ａの端子の幅と等しい幅である必要はない。同様に、誘導側配線パターン２２ａがトランス側接続領域２２１を有する場合、当該領域は必ずしも端子１２ｂの幅と等しい幅である必要はない。ただし、これについても、イオン発生装置１の製造のしやすさを考慮すると、トランス側接続領域２１１およびダイオード側接続領域２１３の幅が端子１２ａおよびダイオード１３ａの端子の幅と等しく、トランス側接続領域２２１の幅が端子１２ｂの幅と等しいことが好ましい。

また、トランス側接続領域２１１および／またはダイオード側接続領域２１３が端子１２ａおよび／またはダイオード１３ａの端子の幅と等しい幅でない場合には、拡幅領域２１２は、トランス側接続領域２１１および／またはダイオード側接続領域２１３よりも幅広に形成されることが好ましい。同様に、トランス側接続領域２２１が端子１２ｂの幅と等しい幅でない場合には、拡幅領域２２２は、端子１２ｂよりも幅広に形成されることが好ましい。

図３の（ｃ）は、平面視における拡幅領域２１２および２２２の位置関係を示す図である。図３の（ｃ）には、放電側基板２１も合わせて示されている。図３の（ｃ）に示すとおり、拡幅領域２１２および２２２は、平面視において互いに重畳している。ここでいう平面視とは、放電側基板２１および誘導側基板２２に垂直な方向における上側から見ることを意味する。なお、拡幅領域２１２および２２２の少なくとも一部が平面視において互いに重畳していればよく、全体が互いに重畳している必要はない。

本実施形態では、拡幅領域２１２は、ダイオード１３ａおよび１３ｂよりも高圧トランス１２側に形成されている。ダイオード１３ａおよび１３ｂよりも高圧トランス１２側の領域の方が、ダイオード１３ａおよび１３ｂよりも放電電極１４ａおよび１４ｂ側の領域よりも、電流が流れる距離が長い。このため、ダイオード１３ａおよび１３ｂよりも高圧トランス１２側の領域に拡幅領域２１２を設けることで、拡幅領域２１２を広くすることができる。したがって、拡幅領域２１２と拡幅領域２２２とが互いに重畳する領域を広くできるため、よりノイズを低減できる。

上述したとおり、イオン発生装置１において、高圧トランス１２の２次側は接地されていない。このため、放電側配線パターン２１ａで発生するノイズと、誘導側配線パターン２２ａで発生するノイズとは、互いに逆位相の波形を示す。イオン発生装置１においては、放電側配線パターン２１ａと誘導側配線パターン２２ａとの少なくとも一部が平面視において互いに重畳するように配されているため、これらのパターンのそれぞれで生じたノイズの少なくとも一部が互いに打ち消しあう。したがって、イオン発生装置１の駆動回路１１またはイオン発生装置１を備える電気機器の制御回路などに入るノイズが低減される。また、シールドなどの部品を追加する必要がないため、それらの部品を用いるイオン発生装置と比較して安価に構成することができる。

なお、イオン発生装置１において、誘導側配線パターン２２ａは、必ずしも拡幅領域２２２を有する必要はない。誘導側配線パターン２２ａが拡幅領域２２２を有しない場合であっても、放電側配線パターン２１ａが有する拡幅領域２１２と誘導側配線パターン２２ａの少なくとも一部が、平面視において互いに重畳することにより、ノイズが低減される。

また、上述した例においては、放電側配線パターン２１ａは放電側基板２１の上側に形成され、誘導側配線パターン２２ａは誘導側基板２２の上側に形成されていた。しかし、放電側配線パターン２１ａは放電側基板２１の下側に形成されてもよく、誘導側配線パターン２２ａは誘導側基板２２の下側に形成されてもよい。

また、本実施形態に係る電気機器は、上述したイオン発生装置１を備える。本発明に係る電気機器の例としては、空気調和機、空気浄化装置、ヘアドライヤー、掃除機、冷蔵庫、および洗濯機などが挙げられる。これらの電気機器は、上述したイオン発生装置１を備えることで、当該電気機器の制御回路等に入るノイズが低減される。したがって、電気機器を安価かつ小型に構成し、かつノイズに起因する当該電気機器の誤作動の虞を低減できる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図４は、本実施形態に係るイオン発生装置２の構成を示す図である。図４に示すように、イオン発生装置２は、放電側基板２１および誘導側基板２２の代わりに単一の基板２５のみを備える点で、イオン発生装置１と相違する。基板２５の材料は、放電側基板２１および誘導側基板２２の材料と同様であってよい。

図４に示すように、イオン発生装置２においては、放電側配線パターン２１ａは、基板２５の下側の面に形成される。一方、誘導側配線パターン２２ａは、基板２５の上側の面に形成される。ただし、図４に示した例とは逆に、放電側配線パターン２１ａが基板２５の上側の面に形成され、誘導側配線パターン２２ａが基板２５の下側の面に形成されてもよい。すなわち、イオン発生装置２において、放電側配線パターン２１ａと、誘導側配線パターン２２ａとは、同一の基板２５の互いに異なる面に形成されている。このとき、図４のＡ－Ａ線における断面図は、座標軸の方向を除いて、図１のＡ－Ａ線における断面図、すなわち図３の（ａ）と同様である。また、図４のＢ－Ｂ線における断面図は、図１のＢ－Ｂ線における断面図、すなわち図３の（ｂ）と同様である。

イオン発生装置２によっても、イオン発生装置１と同様にノイズを低減することができる。さらに、イオン発生装置２によれば、イオン発生装置１と比較して、部品点数の削減、およびさらなる小型化が可能になる。

〔実施形態３〕
図５は、本発明のさらに他の実施形態に係るイオン発生装置３の回路構成の概略を示す図である。図５に示すように、イオン発生装置３は、イオン発生装置１が有する構成に加えて、高圧トランス１２の一次側に設けられた駆動回路１１を放電側配線パターン２１ａおよび誘導側配線パターン２２ａで生じる電磁ノイズから遮断するシールド３０をさらに備える。シールド３０は、例えば図５に示すように、駆動回路１１を囲むように設けられてよい。また、シールド３０は、駆動回路１１と高圧トランス１２との間に設けられていてもよい。また、シールド３０は、高圧トランス１２を囲むように設けられてもよい。

イオン発生装置３においては、イオン発生装置１と同様の構成によりノイズが低減されるため、例えば特許文献１に開示されているオゾン生成装置と比較して、シールド３０を簡易な構成とすることができる。したがって、特許文献１に開示されているような従来の装置と比較して装置を小型化しつつ、イオン発生装置１または２と比較してノイズをさらに低減できる。

なお、本実施形態に係るイオン発生装置は、イオン発生装置１ではなく、イオン発生装置２がシールド３０をさらに備える構成を有するものであってもよい。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係るイオン発生装置は、２次側が接地されていない高圧トランスと、放電側配線パターンと、誘導側配線パターンと、前記高圧トランスの２次側の端子のうち、一方の端子に、前記放電側配線パターンを介して接続される放電電極と、前記高圧トランスの２次側の端子のうち、他方の端子に、前記誘導側配線パターンを介して接続される誘導電極と、を備え、前記一方の端子の幅を第１の幅とした場合、前記放電側配線パターンは、前記第１の幅よりも幅広な第２の幅に形成された放電側拡幅領域を有し、前記放電側拡幅領域および前記誘導側配線パターンの少なくとも一部は、平面視において互いに重畳している。

上記の構成によれば、高圧トランスの２次側が接地されていないため、放電側配線パターンで生じるノイズと、誘導側配線パターンで生じるノイズとが、互いに逆位相の波形を示す。放電側拡幅領域および誘導側配線パターンの少なくとも一部が互いに重畳することで、それらで生じるノイズの少なくとも一部が互いに打ち消し合う。したがって、ノイズを遮断するためのシールドなどを用いることなく、小型かつノイズを低減可能なイオン発生装置を実現できる。

本発明の態様２に係るイオン発生装置は、上記態様１において、前記高圧トランスと前記放電電極とは、ダイオードを介して接続され、前記放電側拡幅領域は、前記ダイオードよりも前記高圧トランス側に形成されていてもよい。

一般に、ダイオードよりも高圧トランス側の領域の方が、ダイオードよりも放電電極側の領域よりも、電流が流れる距離が長い。上記の構成によれば、放電側拡幅領域がダイオードよりも前記高圧トランス側に形成されることで、放電側拡幅領域および誘導側配線パターンが重複する領域を広くできるため、よりノイズを低減できる。

本発明の態様３に係るイオン発生装置は、上記態様１または２において、前記他方の端子の幅を第３の幅とした場合、前記誘導側配線パターンは、前記第３の幅よりも幅広な第４の幅に形成された誘導側拡幅領域を有し、前記放電側拡幅領域および前記誘導側拡幅領域の少なくとも一部は、平面視において互いに重畳していてもよい。

上記の構成によれば、放電側拡幅領域および誘導側拡幅領域が互いに重畳することで、重畳する領域の面積が増大する。したがって、ノイズをさらに低減できる。

本発明の態様４に係るイオン発生装置は、上記態様１から３のいずれかにおいて、前記放電側配線パターンと、前記誘導側配線パターンとは、同一の基板の互いに異なる面に形成されていてもよい。

上記の構成によれば、放電側配線パターンと誘導側配線パターンとを別々の基板に形成する場合と比較し、部品点数を削減し、イオン発生装置をさらに小型化できる。

本発明の態様５に係るイオン発生装置は、上記態様１から４のいずれかにおいて、前記高圧トランスの一次側に設けられた駆動回路を前記放電側配線パターンおよび前記誘導側配線パターンで生じる電磁ノイズから遮断するシールドをさらに備えてもよい。

上記の構成によれば、放電側拡幅領域および誘導側配線パターンの少なくとも一部が互いに重畳することで低減されたノイズが、さらにシールドにより遮断される。この場合には、低減されていないノイズを遮断する場合と比較して、シールド自体を簡易な構成とすることができる。したがって、従来のイオン発生装置と比較して装置を小型化しつつ、ノイズをさらに低減できる。

本発明の態様６に係る電気機器は、上記態様１から５のいずれかのイオン発生装置を備える。

上記の構成によれば、小型かつノイズを低減可能なイオン発生装置を備えることで、電気機器自体を小型化しつつ、イオン発生装置からのノイズに起因する誤作動を抑制可能な電気機器を実現できる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１、２、３イオン発生装置
１２ 高圧トランス
１２ａ 端子（一方の端子）
１２ｂ 端子（他方の端子）
１３ａ、１３ｂ ダイオード
１４ａ、１４ｂ 放電電極
１５ 誘導電極
２１２ 拡幅領域（放電側拡幅領域）
２２２ 拡幅領域（誘導側拡幅領域）
２５ 基板
３０ シールド

Claims (5)

1. ２次側が接地されていない高圧トランスと、
   放電側配線パターンと、
   誘導側配線パターンと、
   前記高圧トランスの２次側の端子のうち、一方の端子に、前記放電側配線パターンを介して接続される放電電極と、
   前記高圧トランスの２次側の端子のうち、他方の端子に、前記誘導側配線パターンを介して接続される誘導電極と、を備え、
   前記一方の端子の幅を第１の幅とした場合、前記放電側配線パターンは、前記第１の幅よりも幅広な第２の幅に形成された放電側拡幅領域を有し、
   前記他方の端子の幅を第３の幅とした場合、前記誘導側配線パターンは、前記第３の幅よりも幅広な第４の幅に形成された誘導側拡幅領域を有し、
   前記放電側拡幅領域および前記誘導側拡幅領域の少なくとも一部は、平面視において互いに重畳しているイオン発生装置。
2. 前記高圧トランスと前記放電電極とは、ダイオードを介して接続され、
   前記放電側拡幅領域は、前記ダイオードよりも前記高圧トランス側に形成されている請求項１に記載のイオン発生装置。
3. 前記放電側配線パターンと、前記誘導側配線パターンとは、同一の基板の互いに異なる面に形成されている請求項１または２に記載のイオン発生装置。
4. ２次側が接地されていない高圧トランスと、
   放電側配線パターンと、
   誘導側配線パターンと、
   前記高圧トランスの２次側の端子のうち、一方の端子に、前記放電側配線パターンを介して接続される放電電極と、
   前記高圧トランスの２次側の端子のうち、他方の端子に、前記誘導側配線パターンを介して接続される誘導電極と、を備え、
   前記一方の端子の幅を第１の幅とした場合、前記放電側配線パターンは、前記第１の幅よりも幅広な第２の幅に形成された放電側拡幅領域を有し、
   前記放電側拡幅領域および前記誘導側配線パターンの少なくとも一部は、平面視において互いに重畳しており、
   前記高圧トランスの一次側に設けられた駆動回路を前記放電側配線パターンおよび前記誘導側配線パターンで生じる電磁ノイズから遮断するシールドをさらに備えるイオン発生装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のイオン発生装置を備える電気機器。

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