JP2006032231A - イオン発生装置および空気調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 イオン発生周期のバラツキが少ない安定したイオン発生が可能なイオン発生装置を実現する。
【解決手段】 本発明のイオン発生装置は、充電電流を検出するための電流検出抵抗としてのヒューズ抵抗２０と、電流検出抵抗の両端電位差と基準電圧とを比較する比較回路としてのオペアンプ２１とを有しており、オペアンプ２１による比較結果を基にして、充電電流が定電流になるように制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エアコン、除湿機、加湿器、空気清浄機、ファンヒーターなどの空気調節装置に取り付けられ、空気中にイオンを発生させるイオン発生装置および空気調節装置に関するものである。

事務所、会議室、又は車内等の密閉された空間では呼吸により排出される二酸化炭素、たばこの煙、又はほこり等の空気汚染物質が増加するため、人間をリラックスさせる効能を有するマイナスイオンが空気中から減少していく。そこで、空気中のマイナスイオンを補給するため、種々のイオン発生装置が提案されており、このイオン発生装置は空気清浄機等に搭載されている。

また、空気中の浮遊細菌を除去する効果を有する、プラスイオンとマイナスイオンとを発生する空気清浄機も実用化されており、一つのイオン発生装置でマイナスイオン発生によるリラックス効果と、プラスイオンおよびマイナスイオンの同時発生による浮遊細菌の除去の効果とを切り替えられる空気清浄機も実用化されている。

この種の先行技術として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。以下に、従来技術の動作について、図５、図６に基づいて説明する。尚、以下に説明する技術は、特許文献１の技術とは、一部の点で異なっている。具体的には、特許文献１のイオン発生装置は、交流入力としての構成が記載されている。以下に説明する従来技術は直流入力である。これは本発明との差異の説明として好都合でありこの従来技術も実用化されている。また、特許文献１に記載のコンデンサＣ３はマイナスイオンとプラスイオンとのバランスを調整するものであるが、マイナスイオン放出時にプラスイオンを微量放出する必要がなければ、コンデンサＣ３は必要なく、本発明の従来技術としての説明として不要と考えられるので記載を省略している。これは、どちらでも良い。

従来の空気清浄機などの空気調節装置に搭載されたイオン発生装置では、例えば、図５に示すように、入力電圧端子「＋Ｖ」と接地端子ＧＮＤとの間に例えば１２Ｖの直流電圧を印加し、起動端子であるＯＮ／ＯＦＦ端子をＧＮＤに接続すると、スイッチ用トランジスタ１７はＯＮ状態となり、電流はスイッチ用トランジスタ１７を流れ、定電圧レギュレータ回路１６の入力に電圧が印加され、例えば９Ｖに安定化された電圧を出力し、その出力電流は、電流制限抵抗１を流れ、充電用コンデンサ２に充電される。

ここで、充電用コンデンサ２の充電電圧は、抵抗５と抵抗６とによって分圧され、シャントレギュレータ３の基準電圧に達したとき、このシャントレギュレータ３はＯＮ状態となり、トランジスタ４がＯＮとなり、抵抗８を通して、サイリスタ１１のゲートに電圧が印加され、サイリスタ１１がＯＮとなる。

このとき、充電用コンデンサ２と昇圧トランス１２の１次巻線１２ａとサイリスタ１１とのループによって、サイリスタ１１の短絡により、充電用コンデンサ２に充電された電荷を放電させることにより、１次巻線１２ａにインパルス電圧を発生させ、昇圧トランス１２の２次巻線１２ｂに発生する高圧をイオン発生素子１３の電極に印加し、その印加電圧による、電極からの放電によりイオンを放出する。

一方、リレー端子ＲＹＯＮにリレー１４の動作電圧を印加すると、リレー１４が動作し、昇圧トランス１２の２次巻線１２ｂの一方の端子がダイオード１５を通じて接地端子ＧＮＤに接続され、マイナスイオンを放出する。

さらに、リレー１４がオープンのときは、プラスイオンとマイナスイオンとを放出する。

また、定電圧レギュレータ回路１６は入力電圧が例えば、車載用などのバッテリー駆動であって、入力電圧が例えば１０Ｖ〜１６Ｖなどの安定化されない場合に備えられ、用途によっては必要でない場合もある。

また、トランジスタ１７はイオン発生のＯＮ／ＯＦＦに使用され、例えば、イオン発生装置への電力供給の制御によってイオン発生装置のＯＮ／ＯＦＦを制御する場合など、用途によっては必要でない場合もある。

別の従来技術の動作を図６に基づいて以下に説明する。

図６は放電スイッチ素子に２端子サイリスタ１９を使用した例であり、充電用コンデンサ２の充電電圧が２端子サイリスタ１９のブレークオーバー電圧に達したときに２端子サイリスタ１９が短絡し、イオンを放出する。

この動作は、図５のサイリスタ１１のゲートＯＮを２端子サイリスタ１９のブレークオーバーで代用した例であり、基本動作は同一である。
特開２００３−１００４１９号公報（公開日平成１５年４月４日）

しかしながら、上記従来のイオン発生装置では、充電用コンデンサ２の両端電圧が図７に示すように抵抗１と充電用コンデンサ２による時定数カーブを描くため、充電用コンデンサ２の放電点は充電カーブが緩やかになった点で行われる。その結果、入力電圧や検出電圧の僅かなバラツキにより、放電（イオン発生）の周期が大きく影響を受け、放電周期のバラツキが生じる。

ここで、放電の周期のバラツキは、イオン発生量や放電による音の発生量に影響を与え、安定したイオン発生の阻害要因となっている。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、イオン発生周期のバラツキが少ない安定したイオン発生が可能となるイオン発生装置および空気調節装置を実現することにある。

上記の課題を解決するため、本発明に係るイオン発生装置は、放電によりイオンを発生するイオン発生素子と、充電用コンデンサを充電電流にて充電する充電回路と、上記充電用コンデンサに充電された充電電圧が所定の値に達した時に上記充電用コンデンサを放電させる放電スイッチ素子を有し、その放電によって、イオン発生に必要な電圧を上記イオン発生素子に印加する電圧印加回路とを備えたイオン発生装置において、上記充電回路は、定電流にて上記充電用コンデンサを充電することを特徴としている。

上記の構成により、上記コンデンサへの充電電流は定電流である。したがって、イオン発生周期のバラツキが少ない安定したイオン発生が可能となるという効果を奏する。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記の構成に加えて、上記充電回路は、エミッタがイオン発生装置の入力プラス側に接続され、コレクタが上記充電用コンデンサに接続されて、上記充電用コンデンサへの充電をオンオフするスイッチ用トランジスタと、上記スイッチ用トランジスタのベースにコレクタが接続され、ＧＮＤにエミッタが接続された制御用トランジスタと、上記充電電流を検出するための電流検出抵抗と、上記電流検出抵抗の両端電位差と基準電圧とを比較し、比較結果を上記制御用トランジスタのベースに印加することによって、上記充電電流が定電流になるように制御する比較回路とを備えていることを特徴としている。

上記の構成により、比較回路による比較結果を基に上記制御用トランジスタのベース電圧を制御する。したがって、上記の構成による効果に加えて、安定したイオンを、より確実に発生させることができるという効果を奏する。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記の構成に加えて、上記イオン発生装置の入力プラス側に一端が接続されたスイッチ用抵抗と、上記スイッチ用抵抗の他端とアノードとが接続されたスイッチ用ダイオードとを備え、上記比較回路はオペアンプであり、上記スイッチ用ダイオードのカソードを上記オペアンプのマイナス入力端子に接続し、上記スイッチ用抵抗と上記スイッチ用ダイオードのアノードとの接続点をイオン発生装置のＯＮ／ＯＦＦ端子とすることを特徴としている。

上記の構成により、ＯＮ／ＯＦＦ端子をオープンにすると、スイッチ用抵抗とスイッチ用ダイオードとを通して、オペアンプのマイナス入力端子に正電圧が印加されるため、オペアンプの出力はローレベルとなり、制御用トランジスタがＯＦＦとなり、スイッチ用トランジスタがＯＦＦとなるため、充電用コンデンサへの充電が停止する。したがって、上記の構成による効果に加えて、イオン発生装置のＯＮ／ＯＦＦと定電流制御のトランジスタとを簡単な構成で共用でき、製造コストやスペース面で有益であるという効果を奏する。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記の構成に加えて、上記電流検出抵抗はヒューズ抵抗であることを特徴としている。

上記の構成により、上記電流検出抵抗はヒューズ抵抗であるため、故障時の過電流保護として有益である。したがって、上記の構成による効果に加えて、正常動作では、電流検出抵抗に流れる電流は一定であるため遮断電流を設定しやすく、また、故障時の過電流保護として有益であるという効果を奏する。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記の構成に加えて、上記充電回路は、定電流ダイオードを上記充電用コンデンサに直列に接続することによって、上記充電電流が定電流になるように制御することを特徴としている。

上記の構成により、定電流ダイオードを上記充電用コンデンサに直列に接続することによって、上記充電電流が定電流になるように制御される。したがって、上記の構成による効果に加えて、簡単な回路構成で定電流を実現できるという効果を奏する。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記の構成に加えて、上記放電スイッチ素子が、短絡動作開始後、その素子に流れる電流により、短絡動作を保持する機能を持つ素子であることを特徴としている。

上記の構成により、上記放電スイッチ素子が、短絡動作開始後、その素子に流れる電流により、短絡動作を保持する機能を持つ素子である。したがって、上記の構成による効果に加えて、確実に充電用コンデンサの短絡放電が行え、イオン発生の確実性が増すという効果を奏する。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記の構成に加えて、上記放電スイッチ素子が、ゲート端子にトリガを与えることにより短絡動作を開始するサイリスタであることを特徴としている。

上記の構成により、上記放電スイッチ素子が、ゲート端子にトリガを与えることにより短絡動作を開始するサイリスタである。したがって、上記の構成による効果に加えて、充電用コンデンサの充電電圧の監視を別回路で行え、高精度に制御できるという効果を奏する。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記の構成に加えて、上記放電スイッチ素子が、素子の両端電圧が定めた値以上になると短絡動作を開始する２端子サイリスタであることを特徴としている。

上記の構成により、上記放電スイッチ素子が、素子の両端電圧が定めた値以上になると短絡動作を開始する２端子サイリスタである。したがって、上記の構成による効果に加えて、上記放電スイッチ素子が、ゲート端子にトリガを与えることにより短絡動作を開始するサイリスタである場合と比べて、ゲート端子にトリガを与えるための回路が不要となり、回路の簡素化が可能となるという効果を奏する。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記の構成に加えて、上記定電流の電流値は、上記放電スイッチ素子の短絡動作を保持する最小保持電流値未満であることを特徴としている。

上記の構成により、上記定電流の電流値は、上記放電スイッチ素子の短絡動作を保持する最小保持電流値未満である。したがって、上記の構成による効果に加えて、ノイズによる誤動作でのイオン発生停止のない安定したイオン発生が確実に行えるという効果を奏する。

また、本発明に係る空気調節装置は、イオン発生装置を用いて空気を調節する空気調節装置において、上記いずれかのイオン発生装置を備えたことを特徴としている。

上記の構成により、上記充電用コンデンサへの充電電流は定電流である。したがって、イオン発生周期のバラツキが少なく、ノイズによる誤動作でのイオン発生停止のない安定したイオン発生が可能となるという効果を奏する。

以上のように、本発明に係るイオン発生装置は、上記充電回路は、定電流にて上記充電用コンデンサを充電する構成である。

また、本発明に係る空気調節装置は、上記いずれかのイオン発生装置を備えた構成である。

これにより、イオン発生周期のバラツキが少なく、ノイズによる誤動作でのイオン発生停止のない安定したイオン発生が可能となるという効果を奏する。

本発明の実施形態について説明すると以下の通りである。なお、説明の便宜上、すでに図面を用いて説明した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記してその説明を省略する。

〔実施の形態１〕
図１中、２、２０、２１、２３、２４、２６、２８で示される素子は、充電回路を構成している。図１中、２ないし１２で示される素子は、電圧印加回路を構成している。

ヒューズ抵抗（電流検出抵抗）２０は、充電電流を検出するためのものである。ヒューズ抵抗２０は、充電回路のうち、入力電圧端子「＋Ｖ」、スイッチ用トランジスタ２６、充電用コンデンサ２、ＧＮＤ端子を順に接続してできる回路上であって、電圧印加回路のうち、充電用コンデンサ２、トランス１２、サイリスタ１１を順に接続してできる回路上にはない部位に、充電用コンデンサ２と直列に接続されている。より詳しくは、ヒューズ抵抗２０は、充電用コンデンサ２とＧＮＤとの間に設けられている。

ＰＮＰ型のスイッチ用トランジスタ２６は、充電用コンデンサ２への充電をオンオフするものであり、エミッタがイオン発生装置の入力プラス側に接続され、コレクタが充電用コンデンサ２に接続され、ベースが抵抗を介してＰＮＰ型の制御用トランジスタ２４のコレクタに接続されている。制御用トランジスタ２４は、エミッタがＧＮＤに接続され、ベースがオペアンプ（比較回路）２１に接続されている。

オペアンプ２１は、充電電流を検出するための電流検出抵抗としてのヒューズ抵抗２０の両端電位差と基準電圧素子２３の基準電圧とを比較し、比較結果を制御用トランジスタ２４のベースに印加することによってスイッチ用トランジスタ２６のオンオフを制御し、それによって、充電電流が定電流になるように制御するものである。充電電流が定電流になることによって、イオン発生周期のバラツキが少なくなり、ノイズによる誤動作でのイオン発生停止がなく、安定したイオン発生が可能となる。オペアンプ２１のプラス入力端子には、基準電圧を与える基準電圧素子２３のプラス側が接続され、一方、オペアンプ２１のマイナス入力端子には、抵抗２８の一端が接続され、この抵抗の他端には上記ヒューズ抵抗２０の一端が接続され、ヒューズ抵抗２０の他端には上記基準電圧素子２３のマイナス側が接続されるとともにＧＮＤに接続されている。

また、プルアップ抵抗（スイッチ用抵抗）２５は、イオン発生装置の入力プラス側に一端が接続されており、このスイッチ用抵抗２５の他端と、ＯＮ／ＯＦＦ制御用ダイオード（スイッチ用ダイオード）２２のアノードとが接続されている。ＯＮ／ＯＦＦ制御用ダイオード２２のカソードは、オペアンプ２１のマイナス入力端子に接続されている。そして、プルアップ抵抗２５とＯＮ／ＯＦＦ制御用ダイオード２２のアノードとの接続点がイオン発生装置のＯＮ／ＯＦＦ端子となっている。

図１において、起動時にＯＮ／ＯＦＦ端子をＧＮＤに接続すると、ヒューズ抵抗２０に電流が流れていないことから、オペアンプ２１のマイナス入力端子はＧＮＤレベルとなり、オペアンプ２１のプラス入力端子に接続された基準電圧素子２３の基準電圧との比較からオペアンプ２１の出力はハイレベルとなる。そこで、制御用トランジスタ２４がＯＮとなり、スイッチ用トランジスタ２６がＯＮとなり、充電用コンデンサ２への充電が開始される。

このとき、ヒューズ抵抗２０に充電用コンデンサ２への充電電流が流れ、オペアンプ２１のマイナス入力端子はプラス方向に移行するが、以下に示すように、オペアンプ２１の出力による制御用トランジスタ２４およびスイッチ用トランジスタ２６の制御によって、オペアンプ２１のマイナス入力端子は基準電圧と同一となるように制御される。このように、オペアンプ２１のマイナス入力端子が基準電圧（オペアンプのプラス入力端子電圧）と等しくなるように制御用トランジスタ２４、プルアップ抵抗２５を制御しているので、入力電圧端子「＋Ｖ」の電圧が変動しても充電電流値は安定化される。

これについて以下に詳細を述べる。

ＯＮ／ＯＦＦ端子がＧＮＤに接続されているとする。このときには、オペアンプ２１のマイナス入力端子の電圧はＯＮ／ＯＦＦ制御用ダイオード２２でＯＮ／ＯＦＦ端子方向への流れを阻止しているので、定電流制御に影響がない。

オペアンプ２１のプラス入力端子は、基準電圧素子２３により、常に基準電圧の値となっている。一方、オペアンプ２１のマイナス入力端子に接続された抵抗２８に初めは電流が流れていないため、オペアンプ２１のマイナス入力端子は電圧が低くなっている。したがって、マイナス入力端子の電圧がプラス入力端子の電圧より低くなり、オペアンプの出力はプラス方向へ変化する。この変化は、制御用トランジスタ２４のベース電流の増加となり、制御用トランジスタ２４はＯＮ状態に移行し、スイッチ用トランジスタ２６のベース電流が流れ、スイッチ用トランジスタ２６はＯＮ状態へと移行し、充電用コンデンサ２への充電電流を増加させることになる。

この充電電流の増加はヒューズ抵抗２０に流れる電流の増加であるため、ヒューズ抵抗２０の両端電圧が増加し、オペアンプ２１のマイナス入力端子の電圧が上昇する。そして、マイナス入力端子の電圧がプラス入力端子の電圧より高くなると、オペアンプの出力はマイナス方向へ変化する。このことで、制御用トランジスタ２４のベース電流が減少し、制御用トランジスタ２４はＯＦＦ状態へ移行し、スイッチ用トランジスタ２６のベース電流が減少し、スイッチ用トランジスタ２６はＯＦＦ状態へ移行し、充電用コンデンサ２への充電電流を減少させることになる。

この充電電流の減少はヒューズ抵抗２０に流れる電流の減少であるため、ヒューズ抵抗２０の両端電圧が減少し、オペアンプ２１のマイナス入力端子の電圧が減少し、上述の通り、オペアンプのマイナス入力端子の電圧がプラス入力端子の電圧より低いのでオペアンプの出力はプラス方向へ変化し、制御用トランジスタ２４のＯＮ状態への移行とスイッチ用トランジスタ２６のＯＮ状態への移行となり、充電用コンデンサ２の充電電流の増加となる。

つまり、オペアンプ２１のマイナス入力端子がプラス入力端子より低いと充電電流が増加し、マイナス入力端子がプラス入力端子より高いと充電電流が減少し、その充電電流の変化はオペアンプ２１のマイナス入力端子の変化となって充電電流を制御するため、オペアンプ２１のマイナス入力端子は基準電圧と同一となるようにバランスされる。すなわち、充電用コンデンサ２の充電電流は定電流に制御されることになる。このことにより、入力電圧端子「＋Ｖ」の電圧が変化しても、充電電流が一定となるように制御されることがわかる。すなわち、充電電流は次の式で示される。
充電電流＝（基準電圧）／（ヒューズ抵抗２０の抵抗値）
なお、オペアンプ２１の入力端子の電流は誤差範囲とし、式には記載していない。この式の右辺が一定値であることから、充電電流は定電流で制御されることがわかる。

なお、ここでは、「オペアンプ２１のマイナス入力端子は基準電圧と同一となる」と表しているが、これは、逆にいえば、本発明が解決しようとする課題として挙げた事項が実用上問題ない程度となるように、充電用コンデンサ２の充電電流が「定電流」の様相を呈する結果となればよい、という意味であり、その意味を超えて厳密に同一になるという意味にまでは限定されない（なお、厳密に同一であってもよい）。すなわち、「課題を解決できる程度に」同一であればよいという意味であり、どの程度同一に近づけるかは、装置の設計時に任意に決めることができる。

なお、基準電圧の値は下記の関係にある。
（基準電圧）＜（入力電圧端子「＋Ｖ」の電圧の最小値）−（充電用コンデンサ２の最大充電電圧）−（スイッチ用トランジスタ２６のＯＮ時の飽和電圧）
例えば、車載用バッテリー駆動などで入力電圧の要求が１０Ｖ〜１６Ｖなどの場合として、充電用コンデンサ２の最大充電電圧（サイリスタ１１がＯＮする直前の電圧）を例えば８．５Ｖとして設定し、スイッチ用トランジスタ２６の飽和電圧が０．３Ｖであれば、
１０−８．５−０．３＝１．２
となるので、基準電圧の値として、例えば、１Ｖとする。

次に、ＯＮ／ＯＦＦ端子がオープンのときには、入力電圧端子「＋Ｖ」により、プルアップ抵抗２５およびＯＮ／ＯＦＦ制御用ダイオード２２を通じてオペアンプ２１のマイナス入力端子電圧を引き上げることになる。なお、このとき、オペアンプ２１のマイナス入力端子の電圧が基準電圧（オペアンプ２１のプラス入力端子の電圧）を超えるように種々の定数を設定しておく。すなわち、図１でプルアップ抵抗２５を流れる電流の経路は、順に、
入力電圧端子「＋Ｖ」、プルアップ抵抗２５、ＯＮ／ＯＦＦ制御用ダイオード２２、抵抗２８、ヒューズ抵抗２０、ＧＮＤ
となる。ただし、ここで、オペアンプのマイナス入力端子の電流は微小であるため省いている。この条件で、上記関係
（オペアンプ２１のマイナス入力端子電圧）＞（オペアンプ２１のプラス入力端子電圧）
を満足するように、入力電圧端子「＋Ｖ」の電圧、オペアンプ２１のプラス入力端子電圧、抵抗２８・ヒューズ抵抗２０の各値に対し、プルアップ抵抗２５の値を設定すればよい。このようにして、ＯＮ／ＯＦＦ端子をオープンにしたときにはオペアンプ２１の出力はローレベルとなり、制御用トランジスタ２４はＯＦＦとなり、スイッチ用トランジスタ２６はＯＦＦとなるので、充電用コンデンサ２への充電が停止する。

また、故障などで、イオン発生装置に大電流が流れたときの保護として、ヒューズ抵抗２０はヒューズ抵抗としている。正常動作では、ヒューズ抵抗２０に流れる電流は一定であるため遮断電流を設定しやすく、故障時の過電流保護として有益である。

放電スイッチ素子はサイリスタ１１で構成され、ゲートトリガ後は充電用コンデンサ２の放電電流（短絡電流）によりＯＮ状態を保持し、充電用コンデンサ２を完全放電する。

ヒューズ抵抗２０等を適宜調整することにより、充電電流は、放電スイッチ素子であるサイリスタ１１の保持電流未満の値に設定する。これにより、ある程度まで充電用コンデンサ２への充電がされていないときに外来ノイズなどによってサイリスタ１１がＯＮしてしまった場合でも、充電用コンデンサ２への充電電流がサイリスタ１１へ流入することによってサイリスタ１１のＯＮ状態が持続してしまうような不具合を回避できる。以下に詳細を述べる。

図５や図６に示す従来の構成において、サイリスタ１１や２端子サイリスタ１９の動作の詳細を述べれば、ゲートのＯＮやブレークオーバー電圧に達した後、放電スイッチ素子である、サイリスタ１１や２端子サイリスタ１９がＯＮ状態となり、充電用コンデンサ２に充電された電荷を放電する。このとき、放電電流として流れる電流は、サイリスタ１１や２端子サイリスタ１９が略短絡状態であることから、サイリスタ１１や２端子サイリスタ１９の保持電流を満足し（保持電流：放電スイッチ素子がＯＮとなった後、ＯＮ状態を維持するために必要な素子に流す電流値）、充電用コンデンサ２は完全放電する。

ここで、直列に接続されたトランス１２の１次巻線１２ａに発生する逆起電力で充電用コンデンサ２は充電方向とは逆に例えば２Ｖの電圧まで充電される。このことは、放電スイッチ素子であるサイリスタ１１や２端子サイリスタ１９のＯＦＦ動作として必要であり、これにより、充電用コンデンサ２の放電直後の抵抗１に流れる電流である
（定電圧レギュレータ回路１６の出力電圧）／抵抗１
で示される電流が前記保持電流値以上であっても放電スイッチ素子は確実にＯＦＦ状態となり、次のサイクルの充電用コンデンサ２への充電を開始することができる。

一方、まだある程度まで充電用コンデンサ２への充電がされていないにもかかわらず、外来ノイズなどで放電スイッチ素子がＯＮとなったときには、トランス１２の逆起電力が発生しない。その結果、抵抗１を流れる、充電用コンデンサ２を充電する目的の電流が、放電スイッチ素子に流れ続け、放電スイッチ素子がＯＮ状態で安定するため、イオン発生が停止するという問題がある。

この問題の解決方法として、保持電流値より、充電用コンデンサ２の放電直後に抵抗１に流れる電流値のほうが小さくなるように抵抗１の抵抗値を設定すれば良いが、その電流を小さくすると、放電の周期が大きくなってしまい、イオン発生の効果が薄れてしまう。

特に、上記従来の構成においては、図７に示す通り、充電用コンデンサ２の充電波形は時定数に応じたカーブを描き、充電用コンデンサ２の放電直後に抵抗１に流れる電流値は動作期間内で最大であるため、この時点での抵抗１に流れる電流値を小さく設定することは放電周期へ大きく影響する。

このように、従来の構成においては、充電電流が定電流でないために、充電用コンデンサ２の充電波形が上に凸の曲線的であり、傾斜が緩やかである。その分、直線の場合と比べて、充電に時間がかかる。したがって、充電用コンデンサ２の放電直後の充電電流値をサイリスタ１１の保持電流値より小さく設定した場合は、充電用コンデンサ２の充電波形が直線の場合と比べて、その分、充電用コンデンサ２の放電周期が大きく延びてしまう。

しかしながら、本実施形態では、充電用コンデンサ２の充電波形は直線的であるため、その分充電が早く、その結果、充電用コンデンサ２の放電直後の充電電流値を小さく設定しても充電用コンデンサ２の放電周期は図７の場合と比べてあまり延びずに済む。

〔実施の形態２〕
図２中、２、２０、２１、２３、２４、２６、２８で示される素子は、充電回路を構成している。図２中、２、１２、１９で示される素子は、電圧印加回路を構成している。

図２において、図１との相違点は、放電スイッチ素子として、図１のサイリスタ１１の代わりに、２端子サイリスタ１９を用いたことである。そのため、ゲート駆動に必要な各々の回路が不要となる。それ以外は図１の構成と同じであるので説明を省略する。

〔実施の形態３〕
図３中、２、２７で示される素子は、充電回路を構成している。図３中、２、１２、１９で示される素子は、電圧印加回路を構成している。

図３は、定電流ダイオード２７を用いることで、充電用コンデンサ２への充電を定電流とした例である。定電流ダイオード２７は、充電回路のうち、入力電圧端子「＋Ｖ」、充電用コンデンサ２、ＧＮＤ端子を順に接続してできる回路上であって、電圧印加回路のうち、充電用コンデンサ２、トランス１２、２端子サイリスタ１９を順に接続してできる回路上にはない部位に、充電用コンデンサ２と直列に接続されている。より詳しくは、ヒューズ抵抗２０は、入力電圧端子「＋Ｖ」と充電用コンデンサ２との間に設けられている。それ以外は図２の構成と同じであるので説明を省略する。

この回路では、イオン発生装置のＯＮ／ＯＦＦは、入力電力の供給を空気調節装置本体で制御することにより、実現する。

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。

なお、本発明に係るイオン発生装置は、
一対以上の電極を有し、その電極間に放電発生電圧を印加し、その放電によりイオンを発生するイオン発生素子と、
上記イオン発生素子によるイオン発生に必要な電圧を上記電極間に印加する電圧印加手段とを備え、
上記電圧印加手段は、入力側から流れる電流を制限しながらコンデンサに充電し、その充電電圧が所定の値に達した時に、少なくとも上記コンデンサと昇圧トランスの１次側と放電スイッチ素子とによって構成されたループにて上記放電スイッチ素子の短絡により、上記コンデンサに充電された電荷を放電させることにより、上記昇圧トランスの１次側にインパルス電圧を発生させ、上記昇圧トランスの２次側に発生する高圧を上記電極に印加するイオン発生装置において、
上記コンデンサへの充電は定電流であるように構成してもよい。

上記の構成によれば、イオン発生周期のバラツキが少ない安定したイオン発生が可能となる。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記構成において、前記定電流は電流検出抵抗とその検出結果を基に電流を制御するＰＮＰトランジスタ（２４）を含むように構成してもよい。

上記の構成によれば、安定したイオンを、より確実に発生させることができる。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記構成において、前記定電流の実現手段は前記電流検出抵抗の両端電位差と、基準電圧を、比較手段により比較し、その比較結果を基に前記ＰＮＰトランジスタ（２４）を制御するように構成してもよい。

上記の構成によれば、安定したイオンを、より確実に発生させることができる。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記構成において、前記比較手段はオペアンプで構成し、前記イオン発生装置の入力プラス側に抵抗（２５）を接続しその抵抗とダイオードのアノードを接続し、そのダイオードのカソードを上記オペアンプのマイナス入力端子に接続し、上記抵抗（２５）と上記ダイオードのアノード接続点を上記イオン発生装置のＯＮ／ＯＦＦ端子とするように構成してもよい。

上記の構成によれば、イオン発生装置のＯＮ／ＯＦＦと定電流制御のトランジスタを簡単な構成で共用でき、コストやスペース面で有益である。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記構成において、前記電流検出抵抗はヒューズ抵抗であるように構成してもよい。

上記の構成によれば、故障時の過電流保護を簡単に確実に実施できる。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記構成において、前記定電流は定電流ダイオード（２７）を充電回路に直列に接続することによって実現されるように構成してもよい。

上記の構成によれば、簡単な回路構成で定電流を実現できる。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記構成において、前記放電スイッチ素子は短絡動作開始後、その素子に流れる電流により、短絡動作を保持する機能を持つ素子で構成するように構成してもよい。

上記の構成によれば、確実にコンデンサの短絡放電が行え、イオン発生の確実性が増す。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記構成において、前記放電スイッチ素子はゲート端子にトリガを与えることにより短絡動作を開始するサイリスタであるように構成してもよい。

上記の構成によれば、コンデンサの充電電圧の監視を別回路で行え高精度に制御できる。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記構成において、前記放電スイッチ素子は素子の両端電圧が定めた値以上になると短絡動作を開始する２端子サイリスタであるように構成してもよい。

上記の構成によれば、ゲート駆動回路が不要となり、回路の簡素化が可能となる。

また、本発明に係るイオン発生装置は、上記構成において、前記定電流の電流値は前記放電スイッチ素子の短絡動作を保持する最小保持電流値未満であるように構成してもよい。

上記の構成によれば、ノイズによる誤動作でのイオン発生停止のない安定したイオン発生が確実に行える。

また、本発明に係る空気調節装置は、上記いずれかの構成のイオン発生装置を備えたように構成してもよい。

上記の構成によれば、確実で、安定したイオン供給が可能な空気調節装置の提供が可能となる。

空気調節装置のような用途にも適用できる。

本発明に係るイオン発生装置の一構成例を示す回路図である。 本発明に係るイオン発生装置の一構成例を示す回路図である。 本発明に係るイオン発生装置の一構成例を示す回路図である。 本発明のイオン発生装置の充電用コンデンサ２への充電電流波形を示す図である。 従来のイオン発生装置の一構成例を示す回路図である。 従来のイオン発生装置の一構成例を示す回路図である。 従来のイオン発生装置の充電用コンデンサへの充電電流波形を示す図である。

符号の説明

２ 充電用コンデンサ（充電回路、電圧印加回路）
３ シャントレギュレータ（電圧印加回路）
４ トランジスタ（電圧印加回路）
５ 抵抗（電圧印加回路）
６ 抵抗（電圧印加回路）
７ コンデンサ（電圧印加回路）
８ 抵抗（電圧印加回路）
９ 抵抗（電圧印加回路）
１０ ダイオード（電圧印加回路）
１１ サイリスタ（放電スイッチ素子、電圧印加回路）
１２ トランス（電圧印加回路）
１２ａ トランス１次巻線
１２ｂ トランス２次巻線
１３ イオン発生素子
１４ リレー
１５ ダイオード
１９ ２端子サイリスタ（放電スイッチ素子、電圧印加回路）
２０ ヒューズ抵抗（電流検出抵抗、充電回路）
２１ オペアンプ（比較回路、充電回路）
２２ ＯＮ／ＯＦＦ制御用ダイオード（スイッチ用ダイオード）
２３ 基準電圧素子（充電回路）
２４ 制御用トランジスタ（充電回路）
２５ プルアップ抵抗（スイッチ用抵抗）
２６ スイッチ用トランジスタ（充電回路）
２７ 定電流ダイオード（充電回路）
２８ 抵抗（充電回路）

Claims (10)

1. 放電によりイオンを発生するイオン発生素子と、
   充電用コンデンサを充電電流にて充電する充電回路と、
   上記充電用コンデンサに充電された充電電圧が所定の値に達した時に上記充電用コンデンサを放電させる放電スイッチ素子を有し、その放電によって、イオン発生に必要な電圧を上記イオン発生素子に印加する電圧印加回路とを備えたイオン発生装置において、
   上記充電回路は、定電流にて上記充電用コンデンサを充電することを特徴とするイオン発生装置。
2. 上記充電回路は、
   エミッタがイオン発生装置の入力プラス側に接続され、コレクタが上記充電用コンデンサに接続されて、上記充電用コンデンサへの充電をオンオフするスイッチ用トランジスタと、
   上記スイッチ用トランジスタのベースにコレクタが接続され、ＧＮＤにエミッタが接続された制御用トランジスタと、
   上記充電電流を検出するための電流検出抵抗と、
   上記電流検出抵抗の両端電位差と基準電圧とを比較し、比較結果を上記制御用トランジスタのベースに印加することによって、上記充電電流が定電流になるように制御する比較回路とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
3. 上記イオン発生装置の入力プラス側に一端が接続されたスイッチ用抵抗と、
   上記スイッチ用抵抗の他端とアノードとが接続されたスイッチ用ダイオードとを備え、
   上記比較回路はオペアンプであり、
   上記スイッチ用ダイオードのカソードを上記オペアンプのマイナス入力端子に接続し、上記スイッチ用抵抗と上記スイッチ用ダイオードのアノードとの接続点をイオン発生装置のＯＮ／ＯＦＦ端子とすることを特徴とする請求項２に記載のイオン発生装置。
4. 上記電流検出抵抗はヒューズ抵抗であることを特徴とする請求項２に記載のイオン発生装置。
5. 上記充電回路は、定電流ダイオードを上記充電用コンデンサに直列に接続することによって、上記充電電流が定電流になるように制御することを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
6. 上記放電スイッチ素子が、
   短絡動作開始後、その素子に流れる電流により、短絡動作を保持する機能を持つ素子であることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
7. 上記放電スイッチ素子が、
   ゲート端子にトリガを与えることにより短絡動作を開始するサイリスタであることを特徴とする請求項６に記載のイオン発生装置。
8. 上記放電スイッチ素子が、
   素子の両端電圧が定めた値以上になると短絡動作を開始する２端子サイリスタであることを特徴とする請求項６に記載のイオン発生装置。
9. 上記定電流の電流値は、上記放電スイッチ素子の短絡動作を保持する最小保持電流値未満であることを特徴とする請求項６に記載のイオン発生装置。
10. イオン発生装置を用いて空気を調節する空気調節装置において、
    請求項１ないし９のいずれかに記載のイオン発生装置を備えたことを特徴とする空気調節装置。

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