WO2014034840A1 - イオン発生器およびそれを備えたイオン発生装置 - Google Patents

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WO2014034840A1
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transformer
ion generator
electrode
case
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Inventor
宏和 船守
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T23/00—Apparatus for generating ions to be introduced into non-enclosed gases, e.g. into the atmosphere
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T19/00—Devices providing for corona discharge
    • H01T19/04—Devices providing for corona discharge having pointed electrodes

Definitions

  • the present invention relates to an ion generator and an ion generator provided with the same, and more particularly to a portable ion generator and an ion generator provided with the same.
  • ion generators using the discharge phenomenon have been put into practical use. These ion generators usually have an ion generating element for generating ions, a transformer for supplying a high voltage to the ion generating element, a transformer driving circuit for driving the transformer, and a power input unit such as a connector. It is comprised by.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-16345 is a prior art document that discloses an ion generator that is reduced in size and thickness.
  • the ion generating apparatus described in Patent Document 1 at least a transformer driving circuit block for arranging a transformer driving circuit, a transformer block for arranging at least a secondary side of the transformer, and an ion generating element are arranged. And an ion generating element block.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a reduced ion generator and ion generator.
  • An ion generator includes a substrate, a transformer driving circuit provided on the substrate, a transformer provided on the substrate and driven by the transformer driving circuit to boost a voltage, and provided on the substrate and boosted by the transformer. And a needle-like electrode that generates ions by discharging when applied with a voltage.
  • the ion generator fills a space surrounded by a case and a substrate that covers at least the root side of the needle-like electrode and the secondary side of the transformer, and has an opening through which the tip side of the needle-like electrode is inserted.
  • An insulating sealing portion At least a part of the transformer driving circuit is located outside the case.
  • the tip side of the transformer and the needle electrode is located on the same surface side of the substrate.
  • the substrate has a through hole for filling the insulating sealing portion.
  • the needle-like electrode in the ion generator, includes a positive electrode that generates positive ions and a negative electrode that generates negative ions.
  • the transformer is located between the positive electrode and the negative electrode in the plane of the substrate.
  • the case has a convex portion that accommodates the transformer inside and protrudes toward the tip of the needle electrode. The convex part of the case is positioned so as to intersect with a straight line connecting the tip of the positive electrode and the tip of the negative electrode.
  • the ion generator further includes a first rectifying element that is provided on the substrate and flows a current to the positive electrode, and a second rectifying element that is provided on the substrate and flows a current to the negative electrode.
  • Each of the first rectifying element and the second rectifying element is provided so as to be embedded from the surface of the substrate in the thickness direction of the substrate.
  • An ion generator according to the present invention includes an ion generator according to any one of the above, a blower that blows air to carry ions generated from the ion generator, and a power source that supplies power to the ion generator and the blower. Prepare.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of an ion generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the ion generator according to the present embodiment.
  • the ion generator 100 includes a housing 110 having a substantially rectangular parallelepiped outer shape.
  • the ion generator 100 includes an ion generator 200, a fan 120 that is a blower, a power supply 130, a switch 140, and a connector 150 housed in a housing 110.
  • the size of the ion generator 100 is, for example, 35 mm wide ⁇ 60 mm long ⁇ 10 mm thick.
  • the housing 110 includes a bottom plate member 111 and a lid member 112 that is detachably engaged with the bottom plate member 111.
  • the lid member 112 includes a top plate portion disposed opposite to the bottom plate member 111 and a peripheral wall that is connected to three sides of the top plate portion and bulges out so as to be orthogonal to the top plate portion.
  • One side wall of the peripheral wall of the lid member 112 is provided with a suction port 112a for sucking outside air into the housing 110 and a notch 112c constituting an opening for operating the switch 140.
  • the side part 112b adjacent to the side wall having the suction port 112a is open.
  • the ion generator 200, the power supply 130, the switch 140, and the connector 150 are arranged in this order from the outlet 190 side on the bottom plate member 111 in the casing 110.
  • Fan 120 is arranged between power supply 130 and the inner surface of the top plate portion of lid member 112 so as to be adjacent to ion generator 200 in plan view.
  • the fan 120 is a centrifugal fan or a propeller fan.
  • the fan 120 operates using power supplied from the power source 130 or power supplied from an external device (not shown) through the connector 150.
  • the fan 120 has an intake port 121 on the upper surface portion facing the inner surface of the top plate portion of the lid member 112, and an exhaust port 122 on the side surface on the ion generator 200 side.
  • the suction port 112a of the lid member 112 and the suction port 121 of the fan 120 communicate with each other, and the exhaust port 122 and the blower port 190 of the fan 120 communicate with each other.
  • the said flow path is comprised and the external air introduce
  • the needle electrode 240 of the ion generator 200 to be described later is located in the flow path. Therefore, the ions generated at the needle electrode 240 are carried on the air blown by the fan 120.
  • the power supply 130 supplies DC power to the fan 120 and the ion generator 200.
  • the power supply 130 includes a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery.
  • the power supply 130 is supplied with DC power having a voltage of about several volts from an external device through the connector 150.
  • Switch 140 switches on / off of ion generator 100.
  • the knob portion of the switch 140 is located inside the notch 112c of the lid member 112 in a state where the bottom plate member 111 and the lid member 112 are engaged.
  • the connector 150 has a plurality of connection terminals.
  • the plurality of connection terminals include a power supply terminal and a signal input terminal.
  • the power supply terminal is an input terminal for DC power from an external device.
  • the signal input terminal is an input terminal for various control signals from an external device. In ion generator 100, ion generation conditions are set by a control signal input from a signal input terminal of connector 150.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the ion generator according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state where the case is removed from the ion generator according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the ion generator according to the present embodiment.
  • the ion generator 200 includes a substrate 210, a transformer drive circuit 220 provided on the substrate 210, and a transformer provided on the substrate 210 and driven by the transformer drive circuit 220 to boost the voltage. 230.
  • the size of the ion generator 200 is, for example, 30 mm wide ⁇ 30 mm long ⁇ 10 mm thick.
  • the ion generator 200 includes a needle-like electrode 240 that is provided on the substrate 210 and discharges around the tip thereof when a voltage boosted by the transformer 230 is applied to generate ions.
  • the needle electrode 240 includes a positive electrode 241 that generates positive ions and a negative electrode 242 that generates negative ions.
  • the ion generator 200 includes a case 260 that covers at least the root side of the needle electrode 240 and the secondary side of the transformer 230, and an insulating sealing portion 290 that fills a space surrounded by the case 260 and the substrate 210. Is provided.
  • the ion generator 200 further includes a diode 250 that is a rectifying element provided on the substrate 210.
  • the diode 250 includes a first diode 251 that is a first rectifying element that causes a current to flow through the positive electrode 241, and a second diode 252 that is a second rectifying element that causes a current to flow through the negative electrode 242.
  • each of the first diode 251 and the second diode 252 is provided so as to be embedded from the surface of the substrate 210 in the thickness direction of the substrate 210.
  • each of the first diode 251 and the second diode 252 having a substantially cylindrical outer shape has a central axis located at the center of the substrate 210 in the thickness direction of the substrate 210 (Z direction in FIG. 4). It is provided as follows. As shown in FIGS. 8 and 9 described later, each of the first diode 251 and the second diode 252 is mounted on the other main surface of the substrate 210.
  • the substrate 210 is a substantially rectangular printed circuit board in plan view, and has a through hole 211 for filling the insulating sealing portion 290 as will be described later.
  • the through holes 211 are formed in a serpentine shape so that the insulating sealing portions 290 are evenly filled.
  • the through-hole 211 is not necessarily provided in the substrate 210.
  • the through-hole for filling the insulating sealing portion 290 is provided in the case 260, the through-hole 211 of the substrate 210 is not provided. It does not have to be done.
  • a transformer driving circuit 220 and a transformer 230 are mounted on one main surface 210 a of the substrate 210.
  • the transformer drive circuit 220 is positioned on the power supply 130 side on the main surface 210 a of the substrate 210.
  • the transformer 230 is located on the air outlet 190 side of the transformer driving circuit 220 on the main surface 210 a of the substrate 210.
  • the transformer 230 is located substantially in the center in the width direction of the substrate 210 (Y direction in FIG. 4) and extends in the length direction of the substrate 210 (X direction in FIG. 4). ing.
  • the transformer 230 is located between the positive electrode 241 and the negative electrode 242 in the main surface 210 a of the substrate 210. Specifically, the transformer 230 is located between the positive electrode 241 and the negative electrode 242 in the width direction of the substrate 210 (Y direction in FIG. 4).
  • the substrate 210 is provided with a positive electrode 241 at one end in the width direction (Y direction in FIG. 4) and a negative electrode 242 at the other end.
  • Each of the positive electrode 241 and the negative electrode 242 includes a cylindrical portion and a pointed head.
  • the cylindrical portion is provided so as to be fitted to the substrate 210, and the tip side is located on the main surface 210 a side of the substrate 210.
  • the tip ends of the transformer 230 and the needle electrode 240 are located on the same surface side of the substrate 210.
  • an induction electrode 271 is provided with a through-hole 211 interposed between it and the positive electrode 241.
  • an induction electrode 272 is provided on the other main surface 210 b of the substrate 210 with the through-hole 211 interposed between the negative electrode 242 and the main surface 210 b.
  • the transformer drive circuit 220 includes a power input unit 221, a capacitor 222, a switch signal input unit 223, and a transistor 224.
  • the power input unit 221 is connected to one end of the primary side 231 of the transformer 230 and inputs power (Vdd). A positive DC voltage and a negative DC voltage are alternately applied from the power input unit 221 at regular intervals.
  • Vdd power
  • one end is connected to a connection point between one end of the primary side 231 of the transformer 230 and the power input unit 221, and the other end is grounded, and the power input by the power input unit 221 is charged.
  • the drain side is connected to the other end of the primary side 231 of the transformer 230, and the source side is grounded.
  • the gate electrode is electrically connected to the switch signal input unit 223.
  • the switch signal input unit 223 inputs a signal for turning on / off the transistor 224.
  • the transformer drive circuit 220 charges the capacitor 222 with the power input from the power input unit 221.
  • the transformer drive circuit 220 inputs a signal from the switch signal input unit 223 to turn on the transistor 224. To do.
  • the electric charge charged in the capacitor 222 is released, and a current flows through the primary side 231 of the transformer 230 as indicated by an arrow 20 in FIG.
  • One end of the primary side 231 of the transformer 230 is electrically connected to one end of the secondary side 232 of the transformer 230. That is, the transformer 230 according to the present embodiment is a non-insulating transformer. Therefore, the potential on one end side of the secondary side of the transformer 230 is fixed by the potential on one end side of the primary side 231 of the transformer 230.
  • a first diode 251 and a second diode 252 are connected in parallel to the secondary side of the transformer 230. From the secondary side of the transformer 230, a boosted DC voltage obtained by boosting the current passed through the primary side 231 of the transformer 230 is output from the first diode 251 and the second diode 252.
  • the cathode terminal of the first diode 251 is connected to the positive electrode 241.
  • the positive voltage of the boosted DC voltage output from the secondary side of the transformer 230 is applied to the positive electrode 241.
  • the anode terminal of the second diode 252 is connected to the negative electrode 242.
  • the negative voltage of the boosted DC voltage output from the secondary side of the transformer 230 is applied to the negative electrode 242.
  • the induction electrode 271 disposed close to the positive electrode 241 with a predetermined interval is connected to the other end of the capacitor 222 and grounded.
  • An induction electrode 272 disposed close to the negative electrode 242 at a predetermined interval is connected to the source side of the transistor 224 and grounded.
  • corona discharge occurs between the positive electrode 241 and the induction electrode 271, and positive ions are generated. Similarly, corona discharge occurs between the negative electrode 242 and the induction electrode 272, and negative ions are generated.
  • the release of positive ions and the release of negative ions from the ion generator 200 are alternately performed at every cycle of the positive and negative boosted DC voltages.
  • a DC power source is used, but an AC power source may be used.
  • the induction electrode 271 and the induction electrode 272 are grounded to zero potential. Thereby, the electric potential of the induction electrode 271 and the induction electrode 272 can be stabilized, and the discharge in the positive electrode 241 and the negative electrode 242 can be stabilized.
  • the secondary side 232 of the transformer 230, the needle electrode 240 and the diode 250 connected to the secondary side 232 are the high voltage unit 219 shown in FIG. 4, and the primary side 231 of the transformer 230 and the transformer 230
  • the drive circuit 220 is a low voltage unit.
  • At least the high voltage portion 219 is an insulation formed by molding an insulating thermosetting resin such as an epoxy resin or an ultraviolet curable resin. Sealing is performed by the sealing unit 290.
  • FIG. 6 is a perspective view of the case 260 according to the present embodiment as viewed from above.
  • FIG. 7 is a perspective view of the case 260 according to this embodiment as viewed from below.
  • the case 260 is a hollow body having a substantially rectangular parallelepiped outer shape that is open at the bottom.
  • Case 260 includes a peripheral wall that surrounds the four sides and a ceiling portion that is continuous with the peripheral wall.
  • the peripheral wall of the case 260 includes a side wall 261a that surrounds three sides, and a plate member 261b that is detachably combined with the side wall 261a and closes one side.
  • the case 260 has an opening through which the tip of the needle electrode 240 is inserted. Specifically, at the top of the case 260, an opening 262 through which the tip of the positive electrode 241 is inserted at one end in the longitudinal direction of the case 260, and a negative electrode 242 at the other end in the longitudinal direction of the case 260 An opening 263 through which the tip side is inserted is provided.
  • a hollow convex portion 264 that houses the transformer 230 and protrudes toward the tip end side of the needle electrode 240 is provided on the top of the case 260.
  • the convex portion 264 has an internal shape slightly larger than the outer shape of the transformer 230.
  • a first bulging portion 265 is provided at a position corresponding to the first diode 251
  • a second bulging portion 266 is provided at a position corresponding to the second diode 252.
  • the first bulging portion 265 protrudes upward so that the upper surface of the first diode 251 and the inner surface of the top of the case 260 do not contact each other.
  • the second bulging portion 266 projects upward so that the upper surface of the second diode 252 and the inner surface of the top of the case 260 do not come into contact with each other.
  • FIG. 8 is a perspective view of the state where the case with the plate member removed is assembled to the substrate, as viewed from the other main surface side of the substrate.
  • FIG. 9 is a perspective view of the state in which the plate member is attached to the case assembled to the substrate as viewed from the other main surface side of the substrate.
  • the case from which the plate member 261b is removed is used as the high voltage portion of the substrate 210 as shown in FIG. Attach to the 219 side.
  • the transformer 230 is accommodated inside the convex portion 264 of the case, the tip side of the positive electrode 241 is inserted into the opening portion 262 of the case, and the tip side of the negative electrode 242 is inserted into the opening portion 263 of the case.
  • the case is placed on one side of the substrate 210 so that the first diode 251 is positioned inside the first bulging portion 265 of the case and the second diode 252 is positioned inside the second bulging portion 266 of the case. It is attached from the main surface 210a side.
  • the plate member 261 b is attached to the side wall 261 a of the adjacent case using a fastening member or the like from the other main surface 210 b side of the substrate 210, whereby the case 260 causes the high voltage of the substrate 210.
  • the gap between the positive electrode 241 and the opening 262 of the case 260 and the gap between the negative electrode 242 and the opening 263 of the case 260 are filled with an adhesive or the like. Thereby, it is possible to prevent the injected resin from leaking from the gap.
  • resin is injected into the inside of the case 260 from the other main surface 210b side of the substrate 210.
  • the injected resin passes through the through hole 211 provided in the substrate 210 and flows into the one main surface 210 a side of the substrate 210.
  • the through-hole 211 is formed in a serpentine shape, it flows between the substrate 210 and the case 260 substantially evenly. Therefore, the insulating sealing portion 290 can be formed without unevenness.
  • the insulating sealing portion 290 is formed by solidifying the resin. Specifically, after injecting resin until the first diode 251 and the second diode 252 are buried, the injected resin is heated or irradiated with ultraviolet rays to solidify the resin.
  • the transformer driving circuit 220 is not sealed at the outside of the case 260 as shown in FIGS.
  • the entire transformer drive circuit 220 is located outside the case 260, but is not limited thereto, and at least a part of the transformer drive circuit 220 only needs to be located outside the case 260. .
  • the size of the case 260 can be reduced, and the occupied volume of the ion generator 200 can be reduced. Therefore, in the ion generating apparatus 100, the ion generating apparatus 100 as a whole can be reduced in size by arranging other components in a space obtained by downsizing the ion generator 200.
  • the pointed ends of the transformer 230 and the needle-like electrode 240 are located on the one main surface 210a side of the substrate 210, a member having a high height from the main surface of the substrate 210 is used as one of the substrates 210.
  • the thickness of the other main surface 210b side of the substrate 210 can be reduced.
  • the case 260 can be reduced in thickness, and hence the ion generator 200 can be reduced in thickness.
  • the diode 250 is provided so as to be embedded from the surface of the substrate 210 in the thickness direction of the substrate 210, the height of the diode 250 from the main surface of the substrate 210 can be reduced. This also makes it possible to reduce the thickness of the case 260 and thus the ion generator 200.
  • the portion facing the other main surface 210b of the substrate 210 is sealed by the insulating sealing portion 290, and the case is not opened and surrounded. Therefore, the other main surface of the substrate 210 is equal to the thickness of the case. The thickness on the surface 210b side can be reduced. This also makes it possible to reduce the thickness of the case 260 and thus the ion generator 200.
  • the convex portion 264 of the case 260 is positioned so as to intersect the straight line 10 connecting the tip of the positive electrode 241 and the tip of the negative electrode 242. is doing.
  • the flow path formed inside the ion generator 100 is separated into two by the convex portion 264 of the case 260.
  • the positive electrode 241 is located on one side of the separated flow path, and the negative electrode 242 is located on the other side of the separated flow path.
  • the positive ion is H + (H 2 O) m (m is an arbitrary natural number) and the negative ion is O 2 ⁇ (H 2 O) n (n is an arbitrary natural number)
  • the positive ion and the negative ion are It attaches to the surface of airborne bacteria to generate active species such as hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) or hydroxyl radical (.OH), and its action provides a bactericidal effect.
  • the ion generator 200 generates both positive ions and negative ions, but may be an ion generator that generates only one of them.
  • 100 ion generator, 110 housing, 111 bottom plate member, 112 lid member, 112a inlet, 112b side, 120 fan, 121 inlet, 122 outlet, 130 power supply, 140 switch, 150 connector, 190 outlet, 200 ions Generator, 210 substrate, 210a, one main surface, 210b, the other main surface, 211 through hole, 219 high voltage section, 220 transformer drive circuit, 221 power input section, 222 capacitor, 223 switch signal input section, 224 transistor, 230 Transformer, 231 Transformer primary side, 232 Transformer secondary side, 240 needle-shaped electrode, 241 positive electrode, 242 negative electrode, 250 diode, 251 first diode, 252 second diode, 260 case, 261a Walls, 261b plate member, 262, 263 opening, 264 convex portion, a first bulging portion 265, 266 second bulging portions, 271 and 272 the induction electrode, 290 an insulating sealing portion.

Landscapes

  • Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)

Abstract

　基板（２１０）と、基板（２１０）に設けられたトランス駆動回路（２２０）と、基板（２１０）に設けられ、トランス駆動回路（２２０）により駆動されて電圧を昇圧するトランスと、基板（２１０）に設けられ、トランスで昇圧された電圧を印加されることにより放電してイオンを発生させる針状電極（２４０）とを備える。また、針状電極（２４０）の根元側およびトランスの２次側を少なくとも覆い、針状電極（２４０）の尖端側が挿通される開口部を有するケース（２６０）と、ケース（２６０）と基板（２１０）とに囲まれた空間に充填された絶縁封止部（２９０）とを備える。トランス駆動回路（２２０）の少なくとも一部が、ケース（２６０）の外側に位置している。

Description

イオン発生器およびそれを備えたイオン発生装置
　本発明は、イオン発生器およびそれを備えたイオン発生装置に関し、特に、携帯可能なイオン発生器およびそれを備えたイオン発生装置に関する。
　放電現象を利用した多くのイオン発生装置が実用化されている。これらのイオン発生装置は通常、イオンを発生させるためのイオン発生素子と、イオン発生素子に高電圧を供給するためのトランスと、トランスを駆動するためのトランス駆動回路と、コネクタなどの電力入力部とにより構成されている。
　小型化および薄型化を図ったイオン発生装置を開示した先行文献として、特開２００８－１６３４５号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載されたイオン発生装置においては、少なくともトランス駆動回路を配置するためのトランス駆動回路ブロックと、トランスの少なくとも２次側を配置するためのトランスブロックと、イオン発生素子を配置するためのイオン発生素子ブロックとに平面的に区画された外装ケースを備える。
　この外装ケースを備えることにより、ブロック毎にモールド可能となり、イオン発生装置の高圧部分を効率よくモールドで絶縁分離することができる。その結果、各構成を近づけて配置することが可能となり、イオン発生装置の小型化および薄型化を図ることができる。
特開２００８－１６３４５号公報
　イオン発生装置を携帯して使用するためには、さらなる小型化が求められる。
　本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、小型化されたイオン発生器およびイオン発生装置を提供することを目的とする。
　本発明に基づくイオン発生器は、基板と、基板に設けられたトランス駆動回路と、基板に設けられ、トランス駆動回路により駆動されて電圧を昇圧するトランスと、基板に設けられ、トランスで昇圧された電圧を印加されることにより放電してイオンを発生させる針状電極とを備える。また、イオン発生器は、針状電極の根元側およびトランスの２次側を少なくとも覆い、針状電極の尖端側が挿通される開口部を有するケースと、ケースと基板とに囲まれた空間に充填された絶縁封止部とを備える。トランス駆動回路の少なくとも一部が、ケースの外側に位置している。
　本発明の一形態においては、トランスおよび針状電極の尖端側が、基板の同一面側に位置する。
　本発明の一形態においては、基板が、絶縁封止部を充填するための貫通孔を有する。
　本発明の一形態においては、イオン発生器において、針状電極は、正イオンを発生させる正電極および負イオンを発生させる負電極を含む。トランスは、基板の面内において正電極と負電極との間に位置する。ケースは、トランスを内部に収容して針状電極の尖端側に突出した凸部を有する。正電極の尖端と負電極の尖端とを結ぶ直線と交差するように、ケースの凸部が位置している。
　本発明の一形態においては、イオン発生器は、基板に設けられて正電極に電流を流す第１整流素子と、基板に設けられて負電極に電流を流す第２整流素子とをさらに備える。第１整流素子および第２整流素子の各々は、基板の厚み方向において、基板の表面から埋め込まれるように設けられている。
　本発明に基づくイオン発生装置は、上記のいずれかに記載のイオン発生器と、イオン発生器から発生したイオンを運ぶように送風する送風機と、イオン発生器および送風機に電力を供給する電源とを備える。
　本発明によれば、イオン発生器およびそれを備えたイオン発生装置の小型化を図れる。
本発明の一実施形態に係るイオン発生装置の外観を示す斜視図である。 同実施形態に係るイオン発生装置の構成を示す分解斜視図である。 同実施形態に係るイオン発生器の構成を示す斜視図である。 同実施形態に係るイオン発生器からケースを外した状態を示す斜視図である。 同実施形態に係るイオン発生器の構成を示す回路図である。 同実施形態に係るケース２６０を上方から見た斜視図である。 同実施形態に係るケース２６０を下方から見た斜視図である。 板部材を取り外したケースを基板に組み付けた状態を基板の他方の主面側から見た斜視図である。 基板に組み付けたケースに板部材を取り付けた状態を基板の他方の主面側から見た斜視図である。
　以下、本発明の一実施形態に係るイオン発生器およびそれを備えたイオン発生装置について図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
　図１は、本発明の一実施形態に係るイオン発生装置の外観を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るイオン発生装置の構成を示す分解斜視図である。
　図１，２に示すように、イオン発生装置１００は、略直方体状の外形を有する筺体１１０を有する。イオン発生装置１００は、筺体１１０内に収容された、イオン発生器２００、送風機であるファン１２０、電源１３０、スイッチ１４０およびコネクタ１５０を備える。イオン発生装置１００の大きさは、たとえば、幅３５ｍｍ×長さ６０ｍｍ×厚さ１０ｍｍである。
　筺体１１０は、底板部材１１１と、底板部材１１１と着脱自在に係合する蓋部材１１２とから構成されている。蓋部材１１２は、底板部材１１１と対向配置される天板部と、天板部の三方と繋がって天板部に直交するように膨出した周壁を含む。
　蓋部材１１２の周壁のうちの１つの側壁には、外気を筺体１１０内に吸い込むための吸込口１１２ａ、および、スイッチ１４０を操作するための開口部を構成する切欠き１１２ｃが設けられている。吸込口１１２ａを有する側壁に隣接する側部１１２ｂは、開放している。
　蓋部材１１２の側部１１２ｂが開放していることにより、図１に示すように、底板部材１１１と蓋部材１１２とが係合した状態において、筺体１１０内の空気を外部に吹き出すための吹出口１９０が形成される。筺体１１０の内部には、吸込口１１２ａおよび吹出口１９０の両方に連通した通流路が構成されている。
　具体的には、筺体１１０内の底板部材１１１上において、吹出口１９０側から順に、イオン発生器２００、電源１３０、スイッチ１４０およびコネクタ１５０が配置されている。ファン１２０は、平面視においてイオン発生器２００に隣接するように、電源１３０と蓋部材１１２の天板部の内面との間に配置されている。
　ファン１２０は、遠心ファンまたはプロペラファンなどである。ファン１２０は、電源１３０から供給される電力、またはコネクタ１５０を通じて図示しない外部機器から供給される電力を用いて作動する。ファン１２０は、蓋部材１１２の天板部の内面に対向する上面部に吸気口１２１、および、イオン発生器２００側の側面に排気口１２２を有する。
　筺体１１０の内部において、蓋部材１１２の吸込口１１２ａとファン１２０の吸気口１２１とが連通し、ファン１２０の排気口１２２と吹出口１９０とが連通している。これにより上記通流路が構成されて、ファン１２０の作動によって、吸込口１１２ａから筺体１１０内に導入された外気は、通流路を通過して吹出口１９０から外部へ吹き出される。
　後述するイオン発生器２００の針状電極２４０は、通流路中に位置している。そのため、針状電極２４０にて発生したイオンは、ファン１２０によって送風された空気に乗って運ばれる。
　電源１３０は、ファン１２０およびイオン発生器２００に直流電力を供給する。電源１３０は、ニッケル水素電池またはリチウムイオン電池などの２次電池を含む。電源１３０には、数Ｖ程度の電圧の直流電力がコネクタ１５０を通じて外部機器から供給される。
　スイッチ１４０は、イオン発生装置１００のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。スイッチ１４０のつまみ部は、底板部材１１１と蓋部材１１２とが係合した状態において、蓋部材１１２の切欠き１１２ｃの内側に位置している。
　コネクタ１５０は、複数の接続端子を有する。複数の接続端子には、電源端子と信号入力端子とが含まれる。電源端子は、外部機器からの直流電力の入力端子である。信号入力端子は、外部機器からの各種の制御信号の入力端子である。イオン発生装置１００においては、コネクタ１５０の信号入力端子から入力された制御信号により、イオン発生条件が設定される。
　図３は、本実施形態に係るイオン発生器の構成を示す斜視図である。図４は、本実施形態に係るイオン発生器からケースを外した状態を示す斜視図である。図５は、本実施形態に係るイオン発生器の構成を示す回路図である。
　図３，４に示すように、イオン発生器２００は、基板２１０と、基板２１０に設けられたトランス駆動回路２２０と、基板２１０に設けられ、トランス駆動回路２２０により駆動されて電圧を昇圧するトランス２３０とを備える。イオン発生器２００の大きさは、たとえば、幅３０ｍｍ×長さ３０ｍｍ×厚さ１０ｍｍである。
　また、イオン発生器２００は、基板２１０に設けられ、トランス２３０で昇圧された電圧を印加されることによりその尖端の周囲で放電してイオンを発生させる針状電極２４０を備える。本実施形態においては、針状電極２４０は、正イオンを発生させる正電極２４１および負イオンを発生させる負電極２４２を含む。
　さらに、イオン発生器２００は、針状電極２４０の根元側およびトランス２３０の２次側を少なくとも覆うケース２６０と、ケース２６０と基板２１０とに囲まれた空間に充填された絶縁封止部２９０とを備える。
　また、イオン発生器２００は、基板２１０に設けられた整流素子であるダイオード２５０をさらに備える。ダイオード２５０は、正電極２４１に電流を流す第１整流素子である第１ダイオード２５１と、負電極２４２に電流を流す第２整流素子である第２ダイオード２５２とからなる。
　本実施形態においては、第１ダイオード２５１および第２ダイオード２５２の各々は、基板２１０の厚み方向において、基板２１０の表面から埋め込まれるように設けられている。具体的には、略円柱状の外形を有する第１ダイオード２５１および第２ダイオード２５２の各々は、その中心軸が基板２１０の厚み方向(図４中のＺ方向)における基板２１０の中央に位置するように設けられている。後述する図８，９に示すように、第１ダイオード２５１および第２ダイオード２５２の各々は、基板２１０の他方の主面上に実装されている。
　基板２１０は、平面視にて略四角形状のプリント基板であり、後述するように絶縁封止部２９０を充填するための貫通孔２１１を有する。貫通孔２１１は、均等に絶縁封止部２９０が充填されるように、サーペンタイン状に形成されている。ただし、必ずしも基板２１０に貫通孔２１１が設けられていなくてもよく、ケース２６０に絶縁封止部２９０を充填するための貫通孔が設けられている場合には、基板２１０の貫通孔２１１は設けられなくてもよい。
　図４に示すように、基板２１０の一方の主面２１０ａに、トランス駆動回路２２０およびトランス２３０が実装されている。図２に示すように、トランス駆動回路２２０は、基板２１０の主面２１０ａ上において、電源１３０側に位置している。トランス２３０は、基板２１０の主面２１０ａ上において、トランス駆動回路２２０より吹出口１９０側に位置している。
　図４に示すように、トランス２３０は、基板２１０の幅方向(図４中のＹ方向)において略中央に位置して、基板２１０の長さ方向(図４中のＸ方向)に延在している。トランス２３０は、基板２１０の主面２１０ａ内において正電極２４１と負電極２４２との間に位置している。具体的には、基板２１０の幅方向(図４中のＹ方向)において、正電極２４１と負電極２４２との間にトランス２３０が位置している。
　図４に示すように、基板２１０において幅方向(図４中のＹ方向)の一端に正電極２４１、他端に負電極２４２が設けられている。正電極２４１および負電極２４２の各々は、円柱部と尖頭部とを含む。正電極２４１および負電極２４２においては、円柱部が基板２１０と嵌合するように設けられており、尖端側が基板２１０の主面２１０ａ側に位置している。
　本実施形態においては、上記のように、トランス２３０および針状電極２４０の尖端側が、基板２１０の同一面側に位置している。
　後述する図８，９に示すように、基板２１０の他方の主面２１０ｂにおいて、正電極２４１との間に貫通孔２１１を挟んで誘導電極２７１が設けられている。同様に、基板２１０の他方の主面２１０ｂにおいて、負電極２４２との間に貫通孔２１１を挟んで誘導電極２７２が設けられている。
　図５に示すように、イオン発生器２００においては、トランス２３０の１次側２３１とトランス駆動回路２２０とが電気的に接続されている。トランス駆動回路２２０は、電力入力部２２１、コンデンサ２２２、スイッチ信号入力部２２３、トランジスタ２２４を含む。
　電力入力部２２１は、トランス２３０の１次側２３１の一端と接続され、電力(Ｖｄｄ)を入力する。電力入力部２２１から、正の直流電圧と負の直流電圧とが一定時間毎に交互に印加される。コンデンサ２２２においては、トランス２３０の１次側２３１の一端と電力入力部２２１との接続点にその一端が接続され、その他端が接地されて、電力入力部２２１により入力された電力を充電する。
　トランジスタ２２４においては、ドレイン側がトランス２３０の１次側２３１の他端と接続され、ソース側が接地されている。また、ゲート電極がスイッチ信号入力部２２３と電気的に接続されている。スイッチ信号入力部２２３は、トランジスタ２２４をＯＮ／ＯＦＦする信号を入力する。
　トランス駆動回路２２０は、電力入力部２２１から入力された電力をコンデンサ２２２に充電し、その充電量が規定以上の電圧に達すると、スイッチ信号入力部２２３から信号を入力してトランジスタ２２４をＯＮにする。その結果、コンデンサ２２２に充電された電荷が放出されて、図５中の矢印２０で示すように、トランス２３０の１次側２３１に電流が流れる。
　トランス２３０の１次側２３１の一端は、トランス２３０の２次側２３２の一端と電気的に接続されている。すなわち、本実施形態に係るトランス２３０は、非絶縁トランスである。そのため、トランス２３０の２次側の一端側の電位は、トランス２３０の１次側２３１の一端側の電位で固定される。
　トランス２３０の２次側に、第１ダイオード２５１および第２ダイオード２５２が並列に接続されている。トランス２３０の２次側からは、トランス２３０の１次側２３１に流された電流を昇圧した昇圧直流電圧が、第１ダイオード２５１および第２ダイオード２５２から出力される。
　第１ダイオード２５１のカソード端子は、正電極２４１と接続されている。この結果、トランス２３０の２次側から出力される昇圧直流電圧の正電圧が正電極２４１に印加される。
　第２ダイオード２５２のアノード端子は、負電極２４２と接続される。この結果、トランス２３０の２次側から出力される昇圧直流電圧の負電圧が負電極２４２に印加される。
　正電極２４１に所定の間隔を置いて近接配置された誘導電極２７１は、コンデンサ２２２の他端側に接続されて接地されている。負電極２４２に所定の間隔を置いて近接配置された誘導電極２７２は、トランジスタ２２４のソース側に接続されて接地されている。
　トランス２３０の２次側から高電圧が印加されると、正電極２４１と誘導電極２７１との間でコロナ放電が起こって正イオンが発生する。同様に、負電極２４２と誘導電極２７２との間でコロナ放電が起こって負イオンが発生する。
　上記の構成により、イオン発生器２００からの正イオンの放出と負イオンの放出とは、正と負との昇圧直流電圧の周期毎に交互に行なわれる。なお、本実施形態においては直流電源を用いたが、交流電源を用いてもよい。
　本実施形態においては、上述の通り、誘導電極２７１および誘導電極２７２を接地して０電位にしている。これにより、誘導電極２７１および誘導電極２７２の電位を安定させて、正電極２４１および負電極２４２における放電を安定させることができる。
　イオン発生器２００においては、トランス２３０の２次側２３２、これに接続された針状電極２４０およびダイオード２５０は図４に示す高電圧部２１９であり、トランス２３０の１次側２３１、および、トランス駆動回路２２０は低電圧部である。
　イオン発生器２００において小型化を図りつつ絶縁距離を確保するために、少なくとも高電圧部２１９については、エポキシ樹脂などの絶縁性を有する熱硬化性樹脂または紫外線硬化樹脂がモールドされて形成される絶縁封止部２９０によって封止する。
　本実施形態においては、基板２１０にて絶縁封止部２９０によって封止する部分のみをケース２６０によって覆う。図６は、本実施形態に係るケース２６０を上方から見た斜視図である。図７は、本実施形態に係るケース２６０を下方から見た斜視図である。
　図３，６，７に示すように、ケース２６０は、下方が開放した略直方体状の外形を有する中空体である。ケース２６０は、四方を囲む周壁と、周壁と連続した天井部とを含む。ケース２６０の周壁は、三方を囲む側壁２６１ａと、側壁２６１ａと着脱自在に組み合わせられて一方を塞ぐ板部材２６１ｂとから構成されている。
　ケース２６０は、針状電極２４０の尖端側が挿通される開口部を有する。具体的には、ケース２６０の天上部において、ケース２６０の長手方向の一端側に正電極２４１の尖端側が挿通される開口部２６２、および、ケース２６０の長手方向の他端側に負電極２４２の尖端側が挿通される開口部２６３が設けられている。
　また、ケース２６０の天上部には、トランス２３０を内部に収容して針状電極２４０の尖端側に突出した中空状の凸部２６４が設けられている。凸部２６４は、トランス２３０の外形よりわずかに大きな内部形状を有している。
　さらに、ケース２６０の天上部には、第１ダイオード２５１に対応する位置に第１膨出部２６５、および、第２ダイオード２５２に対応する位置に第２膨出部２６６が設けられている。第１膨出部２６５は、第１ダイオード２５１の上面とケース２６０の天上部の内面とが接触しないように上方に張り出している。第２膨出部２６６は、第２ダイオード２５２の上面とケース２６０の天上部の内面とが接触しないように上方に張り出している。
　図８は、板部材を取り外したケースを基板に組み付けた状態を基板の他方の主面側から見た斜視図である。図９は、基板に組み付けたケースに板部材を取り付けた状態を基板の他方の主面側から見た斜視図である。
　絶縁封止部２９０となる樹脂をケース２６０と基板２１０とに囲まれた空間に充填する際には、まず、図８に示すように、板部材２６１ｂを取り外したケースを基板２１０の高電圧部２１９側に取り付ける。
　具体的には、トランス２３０をケースの凸部２６４の内部に収容し、正電極２４１の尖端側をケースの開口部２６２内に挿通させ、負電極２４２の尖端側をケースの開口部２６３内に挿通させ、第１ダイオード２５１をケースの第１膨出部２６５の内部に位置させ、第２ダイオード２５２をケースの第２膨出部２６６の内部に位置させるように、ケースを基板２１０の一方の主面２１０ａ側から取り付ける。
　次に、図９に示すように、基板２１０の他方の主面２１０ｂ側から板部材２６１ｂを、締結部材などを用いて隣接するケースの側壁２６１ａに取り付けることにより、ケース２６０によって基板２１０の高電圧部２１９を囲む。この後、正電極２４１とケース２６０の開口部２６２との間の隙間、および、負電極２４２とケース２６０の開口部２６３との間の隙間とを接着剤などによって埋める。これにより、注入した樹脂が隙間から漏れだすことを防止できる。
　次に、基板２１０の他方の主面２１０ｂ側から、ケース２６０の内側に樹脂を注入する。注入された樹脂は、基板２１０に設けられた貫通孔２１１を通過して基板２１０の一方の主面２１０ａ側に流れ込む。
　貫通孔２１１はサーペンタイン状に形成されているため、基板２１０とケース２６０との間に略均等に流れ込む。よって、絶縁封止部２９０をむらなく形成することができる。
　樹脂がケース２６０内において基板２１０の他方の主面２１０ｂ側を覆うまで樹脂を注入した後、樹脂を固化させることにより絶縁封止部２９０を形成する。具体的には、第１ダイオード２５１および第２ダイオード２５２が埋没するまで樹脂を注入した後、注入した樹脂に加熱または紫外線照射して樹脂を固化させる。
　上記のように絶縁封止部２９０を形成することにより、図２，３に示すように、トランス駆動回路２２０は、ケース２６０の外側に位置して封止されていない。本実施形態においては、トランス駆動回路２２０の全体がケース２６０の外側に位置しているが、これに限られず、トランス駆動回路２２０の少なくとも一部が、ケース２６０の外側に位置していればよい。
　このようにすることにより、ケース２６０の大きさを小型化して、イオン発生器２００の占有体積を低減することができる。よって、イオン発生装置１００において、イオン発生器２００を小型化して得られたスペースに他の部品を配置することにより、イオン発生装置１００の全体として小型化を図ることができる。
　本実施形態においては、トランス２３０および針状電極２４０の尖端側が、基板２１０の一方の主面２１０ａ側に位置しているため、基板２１０の主面からの高さが高い部材を基板２１０の一方の主面２１０ａ側に集めて、基板２１０の他方の主面２１０ｂ側の厚さを薄くすることができる。これにより、ケース２６０を薄型化でき、ひいてはイオン発生器２００を薄型化できる。
　さらに、本実施形態においては、ダイオード２５０は、基板２１０の厚み方向において、基板２１０の表面から埋め込まれるように設けられているため、基板２１０の主面からのダイオード２５０の高さを低減できる。これによってもケース２６０を薄型化でき、ひいてはイオン発生器２００を薄型化できる。
　また、基板２１０の他方の主面２１０ｂと対向する部分においては、絶縁封止部２９０によって封止して、ケースは開放して囲っていないため、ケースの厚さ分だけ基板２１０の他方の主面２１０ｂ側の厚さを薄くすることができる。これによってもケース２６０を薄型化でき、ひいてはイオン発生器２００を薄型化できる。
　図３に示すように、ケース２６０が取り付けられたイオン発生器２００においては、正電極２４１の尖端と負電極２４２の尖端とを結ぶ直線１０と交差するように、ケース２６０の凸部２６４が位置している。
　これにより、イオン発生装置１００の内部に形成される通流路は、ケース２６０の凸部２６４によって２つに分離される。分離された通流路の一方に正電極２４１が位置し、分離された通流路の他方に負電極２４２が位置する。
　よって、正電極２４１の周囲で発生した正イオンと、負電極２４２の周囲で発生した負イオンとは、別々の通流路を通過して吹出口１９０から吹き出される。その結果、発生直後に正イオンと負イオンとが結合して消滅することを抑制して、多くの正イオンと負イオンとを吹出口１９０から吹き出すことができる。
　その結果、イオン発生装置１００から離れた位置まで十分な数の正イオンおよび負イオンを供給して、正イオンと負イオンとを広範囲の空間に高密度で混在させることができる。正イオンをＨ+(Ｈ2Ｏ)m(ｍは任意の自然数)、負イオンをＯ2 －(Ｈ2Ｏ)n(ｎは任意の自然数)とする場合には、正イオンおよび負イオンが浮遊細菌の表面に付着して過酸化水素(Ｈ2Ｏ2)または水酸基ラジカル(・ＯＨ)などの活性種を生成させ、その働きにより殺菌効果を得られる。
　このように正イオンおよび負イオンを空気中に放出させることで、空気中に浮遊するカビ菌またはウィルスの分解、および、ニオイの除去などの効果を得ることができる。また、正イオンおよび負イオンを空気中に放出させることで除電を行なうことができる。
　なお、本実施形態においては、イオン発生器２００は、正イオンおよび負イオンの両方を発生するが、いずれか一方だけを発生するイオン発生器でもよい。
　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１００　イオン発生装置、１１０　筺体、１１１　底板部材、１１２　蓋部材、１１２ａ　吸込口、１１２ｂ　側部、１２０　ファン、１２１　吸気口、１２２　排気口、１３０　電源、１４０　スイッチ、１５０　コネクタ、１９０　吹出口、２００　イオン発生器、２１０　基板、２１０ａ　一方の主面、２１０ｂ　他方の主面、２１１　貫通孔、２１９　高電圧部、２２０　トランス駆動回路、２２１　電力入力部、２２２　コンデンサ、２２３　スイッチ信号入力部、２２４　トランジスタ、２３０　トランス、２３１　トランスの１次側、２３２　トランスの２次側、２４０　針状電極、２４１　正電極、２４２　負電極、２５０　ダイオード、２５１　第１ダイオード、２５２　第２ダイオード、２６０　ケース、２６１ａ　側壁、２６１ｂ　板部材、２６２，２６３　開口部、２６４　凸部、２６５　第１膨出部、２６６　第２膨出部、２７１，２７２　誘導電極、２９０　絶縁封止部。

Claims (6)

  1. 　基板と、
    　前記基板に設けられたトランス駆動回路と、
    　前記基板に設けられ、前記トランス駆動回路により駆動されて電圧を昇圧するトランスと、
    　前記基板に設けられ、前記トランスで昇圧された電圧を印加されることにより放電してイオンを発生させる針状電極と、
    　前記針状電極の根元側および前記トランスの２次側を少なくとも覆い、前記針状電極の前記尖端側が挿通される開口部を有するケースと、
    　前記ケースと前記基板とに囲まれた空間に充填された絶縁封止部と
    を備え、
    　前記トランス駆動回路の少なくとも一部が、前記ケースの外側に位置している、イオン発生器。
  2. 　前記トランスおよび前記針状電極の前記尖端側が、前記基板の同一面側に位置する、請求項１に記載のイオン発生器。
  3. 　前記基板が、前記絶縁封止部を充填するための貫通孔を有する、請求項２に記載のイオン発生器。
  4. 　前記針状電極は、正イオンを発生させる正電極および負イオンを発生させる負電極を含み、
    　前記トランスは、前記基板の面内において前記正電極と前記負電極との間に位置し、
    　前記ケースは、前記トランスを内部に収容して前記針状電極の前記尖端側に突出した凸部を有し、
    　前記正電極の尖端と前記負電極の尖端とを結ぶ直線と交差するように、前記ケースの前記凸部が位置している、請求項２または３に記載のイオン発生器。
  5. 　前記基板に設けられて前記正電極に電流を流す第１整流素子と、
    　前記基板に設けられて前記負電極に電流を流す第２整流素子とをさらに備え、
    　前記第１整流素子および前記第２整流素子の各々は、前記基板の厚み方向において、前記基板の表面から埋め込まれるように設けられている、請求項４に記載のイオン発生器。
  6. 　請求項１から５のいずれかに記載のイオン発生器と、
    　前記イオン発生器から発生したイオンを運ぶように送風する送風機と、
    　前記イオン発生器および前記送風機に電力を供給する電源と
    を備える、イオン発生装置。
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