(57)【要約】【課題】比較的安価な部品を用いて構成し、消費電流や放電のおそれを少なくすると共に、出力電圧を低下させずに正負バランス良く高電圧を出力可能とした高電圧発生回路を提供する。【解決手段】正電圧パルスを出力する第１の倍電圧整流回路９Ｐを備えた正側高電圧発生部１０Ｐと、負電圧パルスを発生する第２の倍電圧整流回路９Ｎを備えた負側高電圧発生部１０Ｎと、を有し、正側及び負側高電圧発生部１０Ｐ，１０Ｎの出力電圧を加算して出力する高電圧発生回路において、倍電圧整流回路９Ｐ，９Ｎ内の最終段のツェナーダイオードとコンデンサとの接続点２１Ｐ，２１Ｎ同士を直接接続し、電流制限抵抗８を介して出力端子２３に接続する。【選択図】図１
2010146840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧が入力されて正電圧パルスを出力する第１の倍電圧整流回路を備えた正側高電圧発生部と、交流電圧が入力されて負電圧パルスを発生する第２の倍電圧整流回路を備えた負側高電圧発生部と、を有し、正側及び負側高電圧発生部の出力電圧を加算して出力する高電圧発生回路において、
第１及び第２の倍電圧整流回路は、交流電圧の入力端子間にコンデンサとツェナーダイオードとダイオードとを接続してなる直列回路を接続し、前記ツェナーダイオードとダイオードとの直列回路の両端に、コンデンサとツェナーダイオードとダイオードとを接続してなる直列回路を順次接続すると共に、各直列回路内のツェナーダイオードとダイオードとを逆方向に接続し、かつ、各直列回路内のコンデンサ同士が直接接続されないように各コンデンサを配置して構成され、
第１の倍電圧整流回路における最終段の前記直列回路内のツェナーダイオードとコンデンサとの接続点と、第２の倍電圧整流回路における最終段の前記直列回路内のツェナーダイオードとコンデンサとの接続点と、を直接接続して電流制限抵抗を介し出力端子に接続したことを特徴とする高電圧発生回路。
【請求項２】
交流電圧が入力されて正電圧パルスを出力する第１の倍電圧整流回路を備えた正側高電圧発生部と、交流電圧が入力されて負電圧パルスを発生する第２の倍電圧整流回路を備えた負側高電圧発生部と、を有し、正側及び負側高電圧発生部の出力電圧を加算して出力する高電圧発生回路において、
第１及び第２の倍電圧整流回路は、交流電圧の入力端子間にコンデンサとツェナーダイオードと抵抗とダイオードとを接続してなる直列回路を接続し、前記ツェナーダイオードと抵抗とダイオードとの直列回路の両端に、コンデンサとツェナーダイオードと抵抗とダイオードとを接続してなる直列回路を順次接続すると共に、各直列回路内のツェナーダイオードとダイオードとを逆方向に接続し、かつ、各直列回路内のコンデンサ同士が直接接続されないように各コンデンサを配置して構成され、
第１の倍電圧整流回路における最終段の前記直列回路内のツェナーダイオードとコンデンサとの接続点と、第２の倍電圧整流回路における最終段の前記直列回路内のツェナーダイオードとコンデンサとの接続点と、を直接接続して電流制限抵抗を介し出力端子に接続したことを特徴とする高電圧発生回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばイオナイザの放電電極に印加される高電圧を発生するための高電圧発生回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は、特許文献１に記載されたイオナイザの回路構成図である。
図３において、制御回路１から出力される正側の制御信号は、主電源（図示せず）によりオンするスイッチ３Ｐを介して正側の発振回路２Ｐに入力されている。また、制御回路１から出力される負側の制御信号は、そのまま負側の発振回路２Ｎに入力されている。
【０００３】
正側の発振回路２Ｐからは高周波の交流電圧が出力され、この交流電圧は、正側高電圧発生部６Ｐ内のトランス４Ｐを介して倍電圧整流回路５Ｐにより昇圧、整流され、図４（ａ）に示すような正電圧パルス（振幅を＋Ｐ１とする）として正側端子２１Ｐから接続点２２に出力される。なお、上記倍電圧整流回路５Ｐにおいて、Ｃ１〜Ｃ４はコンデンサ、Ｄ１〜Ｄ４はダイオード、ＺＤ１〜ＺＤ４はツェナーダイオードである。
【０００４】
一方、負側の発振回路２Ｎからは高周波の交流電圧が出力され、この交流電圧は、負側高電圧発生部６Ｎ内のトランス４Ｎを介して倍電圧整流回路５Ｎにより昇圧、整流され、負側端子２１Ｎから出力される。更に、この整流電圧は、抵抗７を介して、図４（ｂ）に示すような負の直流バイアス電圧（振幅を−Ｎとする）となって接続点２２に出力される。なお、倍電圧整流回路５Ｎにおいて、Ｃ５〜Ｃ８はコンデンサ、Ｄ５〜Ｄ８はダイオードである。
【０００５】
このため、接続点２２の電圧は、図４（ｃ）に示すように、図４（ａ）の正電圧パルスに図４（ｂ）の負の直流バイアス電圧を重畳した交流パルス電圧となる。この交流パルス電圧の正側の振幅は＋Ｐ、負側の振幅は−Ｎであり、Ｐ＝Ｐ１−Ｎである。
図４（ｃ）に示す交流パルス電圧を、図３の電流制限抵抗８を介して出力端子２３から放電電極（図示せず）に印加することにより、対向電極との間にコロナ放電を生じさせて放電電極の周囲の空気をイオン化し、正負イオンを発生させることになる。
【０００６】
上記従来技術では、例えば正側の発振回路２Ｐの発振周波数を可変とすることにより、図４（ｃ）に示した交流パルス電圧の周波数を変化させることができると共に、図４（ｂ）の負の直流バイアス電圧の大きさを変化させれば、図４（ｃ）に示した交流パルス電圧の振幅を変化させることも可能となっている。
【０００７】
【特許文献１】特許第４１１１３４８号公報（［００１３］〜［００２６］，図１，図２等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図３の従来技術では、負の高電圧が印加される抵抗７として高耐圧の部品を用いなくてはならず、コストが高くなる懸念がある。
また、正側端子２１Ｐと負側端子２１Ｎとの間の電位差は、最大で｜Ｐ１＋Ｎ｜となって大きな値になるため、両端子２１Ｐ，２１Ｎ間で放電するおそれがある。
更に、抵抗７を通して図４（ｂ）の直流バイアス電圧による電流が常時流れているので、抵抗７による消費電力、つまり損失が多くなり、その分、出力端子２３から出力される電圧が低下してしまう等の問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の解決課題は、比較的安価な部品を用いて構成することができ、放電等のおそれを少なくすると共に、出力電圧を低下させずに正負バランス良く高電圧を出力可能とした高電圧発生回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、交流電圧が入力されて正電圧パルスを出力する第１の倍電圧整流回路を備えた正側高電圧発生部と、交流電圧が入力されて負電圧パルスを発生する第２の倍電圧整流回路を備えた負側高電圧発生部と、を有し、正側及び負側高電圧発生部の出力電圧を加算して出力する高電圧発生回路において、
第１及び第２の倍電圧整流回路は、交流電圧の入力端子間にコンデンサとツェナーダイオードとダイオードとを接続してなる直列回路を接続し、前記ツェナーダイオードとダイオードとの直列回路の両端に、コンデンサとツェナーダイオードとダイオードとを接続してなる直列回路を順次接続すると共に、各直列回路内のツェナーダイオードとダイオードとを逆方向に接続し、かつ、各直列回路内のコンデンサ同士が直接接続されないように各コンデンサを配置して構成され、
第１の倍電圧整流回路における最終段の前記直列回路内のツェナーダイオードとコンデンサとの接続点と、第２の倍電圧整流回路における最終段の前記直列回路内のツェナーダイオードとコンデンサとの接続点と、を直接接続して電流制限抵抗を介し出力端子に接続したものである。
【００１１】
請求項２に記載した発明は、交流電圧が入力されて正電圧パルスを出力する第１の倍電圧整流回路を備えた正側高電圧発生部と、交流電圧が入力されて負電圧パルスを発生する第２の倍電圧整流回路を備えた負側高電圧発生部と、を有し、正側及び負側高電圧発生部の出力電圧を加算して出力する高電圧発生回路において、
第１及び第２の倍電圧整流回路は、交流電圧の入力端子間にコンデンサとツェナーダイオードと抵抗とダイオードとを接続してなる直列回路を接続し、前記ツェナーダイオードと抵抗とダイオードとの直列回路の両端に、コンデンサとツェナーダイオードと抵抗とダイオードとを接続してなる直列回路を順次接続すると共に、各直列回路内のツェナーダイオードとダイオードとを逆方向に接続し、かつ、各直列回路内のコンデンサ同士が直接接続されないように各コンデンサを配置して構成され、
第１の倍電圧整流回路における最終段の前記直列回路内のツェナーダイオードとコンデンサとの接続点と、第２の倍電圧整流回路における最終段の前記直列回路内のツェナーダイオードとコンデンサとの接続点と、を直接接続して電流制限抵抗を介し出力端子に接続したものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、出力側の高耐圧の抵抗を不要にしてコストの削減を図ることができ、また、動作原理上、負側高電圧発生部に電流が常時、流れることがないので、消費電流及び損失の低減が可能である。
更に、正側及び負側高電圧発生部の回路構成は実質的に同一であり、これらの高電圧発生部の出力端子間の電位差を従来技術よりも小さくして放電の恐れを少なくすると共に、正負の出力電圧のバランスがとれた高電圧発生回路を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、請求項１に係る発明の実施形態を示す回路構成図であり、以下では、主として図３との相違点を中心に説明する。
図１において、制御回路１から出力される正側の制御信号は、主電源（図示せず）によりオンするスイッチ３Ｐを介して正側の発振回路２Ｐに入力され、また、制御回路１から出力される負側の制御信号は、同じくスイッチ３Ｎを介して負側の発振回路２Ｎに入力されている。
【００１４】
正側の発振回路２Ｐからは高周波の交流電圧が出力され、この交流電圧は、正側高電圧発生部１０Ｐ内のトランス４Ｐを介して第１の倍電圧整流回路９Ｐにより昇圧、整流され、図２（ａ）に示すような正電圧パルス（振幅を＋Ｐ１とする）として正側端子２１Ｐから接続点２２に出力される。上記倍電圧整流回路９Ｐは図３の倍電圧整流回路５Ｐと同一の構成であり、Ｃ１〜Ｃ４はコンデンサ、Ｄ１〜Ｄ４はダイオード、ＺＤ１〜ＺＤ４はツェナーダイオードである。
【００１５】
倍電圧整流回路９Ｐの構成を詳述すると、トランス４Ｐの二次巻線の両端（交流電圧の入力端子間）にコンデンサＣ１、ツェナーダイオードＺＤ１、ダイオードＤ１が直列に接続され、ツェナーダイオードＺＤ１とダイオードＤ１との直列回路の両端にコンデンサＣ２、ツェナーダイオードＺＤ２、ダイオードＤ２が直列に接続され、以下同様にコンデンサＣ３、ツェナーダイオードＺＤ３、ダイオードＤ３の直列回路と、コンデンサＣ４、ツェナーダイオードＺＤ４、ダイオードＤ４の直列回路とが接続されている。そして、最終段のコンデンサＣ４とツェナーダイオードＺＤ４との接続点（ツェナーダイオードＺＤ４のアノード）が正側端子２１Ｐに接続されている。なお、ツェナーダイオードＺＤ１とダイオードＤ１、同じくＺＤ２とＤ２、ＺＤ３とＤ３、ＺＤ４とＤ４とは、それぞれ逆方向に接続されている。
【００１６】
また、負側の発振回路２Ｎからも高周波の交流電圧が出力され、この交流電圧は、負側高電圧発生部１０Ｎ内のトランス４Ｎを介して第２の倍電圧整流回路９Ｎにより昇圧、整流され、図２（ｂ）に示すような負電圧パルス（振幅を−Ｎ１とし、｜Ｐ１｜＝｜Ｎ１｜）とする）として負側端子２１Ｎから接続点２２に出力される。
倍電圧整流回路９Ｎは、ツェナーダイオード及びダイオードの極性以外は正側の倍電圧整流回路９Ｐと実質的に同一の構成であって、Ｃ５〜Ｃ８はコンデンサ、Ｄ５〜Ｄ８はダイオード、ＺＤ５〜ＺＤ８はツェナーダイオードを示し、最終段のコンデンサＣ８とツェナーダイオードＺＤ８との接続点（ツェナーダイオードＺＤ８のカソード）が負側端子２１Ｎに接続されている。
この倍電圧整流回路９Ｎでは、ツェナーダイオードＺＤ５とダイオードＤ５、同じくＺＤ６とＤ６、ＺＤ７とＤ７、ＺＤ８とＤ８とが、それぞれ逆方向に接続されている。
【００１７】
図２（ａ）の正電圧パルスと図２（ｂ）の負電圧パルスとは、接続点２２において加算され、図２（ｃ）に示すような交流パルス電圧が生成される。この交流パルス電圧は、電流制限抵抗８を介して出力端子２３から放電電極（図示せず）に印加され、対向電極との間にコロナ放電を生じさせて放電電極の周囲の空気をイオン化し、正負イオンを発生させるものである。
【００１８】
本実施形態では、負側高電圧発生部１０Ｎの出力側に、図３のごとく高耐圧が要求される抵抗７が存在しないため、その分の部品コストを低減することができる。
また、負側高電圧発生部１０Ｎに常時電流が流れることがないので、消費電流を減少させて損失の低減、効率の向上が可能になる。
更に、図１の正側端子２１Ｐと負側端子２１Ｎとの間の電位差は、最大でも｜Ｐ１｜（＝｜Ｎ１｜）であるから、図３の従来技術に比べて両端子２１Ｐ，２１Ｎ間の電位差を低下させて放電のおそれを少なくすることができる。
【００１９】
ここで、以下の表１，表２は、図１の本実施形態及び図３の従来技術について、入力電圧（制御回路１の直流電源電圧）に応じた正側高電圧発生部，負側高電圧発生部の出力電圧最大値とピーク−ピーク値、従来技術を基準としたピーク−ピーク値の比を示している。表１，表２における「周波数」は発振回路２Ｐ，２Ｎの出力周波数（発振周波数）であり、これらは互いに等しい。
【００２０】
【表１】
2010146840.tif 000003
【００２１】
【表２】
2010146840.tif 000004
【００２２】
表１，表２において、本実施形態によれば、発振周波数を変化させても正側高電圧発生部１０Ｐ、負側高電圧発生部１０Ｎの正負の出力電圧最大値はほとんど変化がなく、入力電圧の変化率ほど出力電圧には大きな変化が現れていない。
一方、従来技術は、正側高電圧発生部６Ｐが正電圧パルスを出力し、負側高電圧発生部６Ｎが負の直流バイアス電圧を出力するものであるが、発振周波数を変化させると入力電圧が同じであっても正負の出力電圧最大値にバラツキが生じており、また、主として正の出力電圧最大値が本実施形態よりも著しく低下している。更に、従来技術を基準としたピーク−ピーク値の比からも明らかなように、本実施形態では従来技術よりも大きなピーク−ピーク値を出力させることが可能になっている。
【００２３】
また、表３，表４は、図１の本実施形態及び図３の従来技術について、入力電圧（制御回路１の直流電源電圧）に応じた正側高電圧発生部，負側高電圧発生部の出力電流及び平均電流、従来技術を基準とした平均電流の比を示している。表３，表４における「周波数」は、前記同様に発振回路２Ｐ，２Ｎの出力周波数（発振周波数）である。更に、「Pog」は正側高電圧発生部の出力電流を示し、「Neg」は負側高電圧発生部の出力電流を示している。
【００２４】
【表３】
2010146840.tif 000005
【００２５】
【表４】
2010146840.tif 000006
【００２６】
表３，表４において、従来技術では負側高電圧発生部６Ｎに常時電流が流れているため、平均電流が大きくなり、言い換えれば、本実施形態によると消費電流が大幅に減少していることがわかる。
【００２７】
なお、図示されていないが、請求項２に係る発明の実施形態として、第１及び第２の倍電圧整流回路９Ｐ，９Ｎ内のツェナーダイオードＺＤ１とダイオードＤ１との間、同じくＺＤ２とＤ２との間、ＺＤ３とＤ３との間、ＺＤ４とＤ４との間、ＺＤ５とＤ５との間、ＺＤ６とＤ６との間、ＺＤ７とＤ７との間、ＺＤ８とＤ８との間に、それぞれ抵抗を接続しても同等の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態を示す回路構成図である。
【図２】図１における主要部の電圧波形を示す図である。
【図３】従来技術を示す回路構成図である。
【図４】図３における主要部の電圧波形を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１：制御回路
２Ｐ，２Ｎ：発振回路 
３Ｐ，３Ｎ：スイッチ
４Ｐ，４Ｎ：トランス
８：電流制限抵抗
９Ｐ，９Ｎ：倍電圧整流回路
１０Ｐ，１０Ｎ：高電圧発生部
２１Ｐ：正側端子
２１Ｎ：負側端子
２２：接続点
２３： 出力端子
Ｃ１〜Ｃ８：コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ８：ダイオード
ＺＤ１〜ＺＤ８：ツェナーダイオード
【図１】
2010146840.tif 000007
【図２】
2010146840.tif 000008
【図３】
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【図４】
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