(57)【要約】【課題】コストを増加させることなく、安価なマイクロコンピュータを使用して、圧電トランスへの駆動信号の周波数の微調整が可能な電圧生成回路を提供する。【解決手段】高電圧生成回路１０は、駆動信号Ｓｄの周波数に応じた出力電圧ＶＴを出力する圧電トランスＴと、マイクロコンピュータ５とを備える。マイクロコンピュータ５は、クロック信号Ｓｃｌｋの分周により可変の周波数の駆動信号Ｓｄを生成し、駆動信号Ｓｄを圧電トランスＴに出力する。マイクロコンピュータ５は、圧電トランスＴの共振周波数ｆ０未満の周波数ｆ１と、圧電トランスＴの共振周波数ｆ０以上の周波数ｆ２との間で交互に切り替えて駆動信号Ｓｄの周波数を決定する。【選択図】図２
2014176162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号の周波数に応じた電圧を出力する圧電トランスと、
クロック信号の分周により可変の周波数の前記駆動信号を生成し、前記駆動信号を前記圧電トランスに出力する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記圧電トランスの共振周波数未満の第１の周波数と、前記共振周波数以上の第２の周波数との間で交互に切り替えて前記周波数を決定する、電圧生成回路。
【請求項２】
前記電圧生成回路は、
前記圧電トランスからの出力電圧を検出して、第１の検出値を前記制御回路に出力する第１の検出回路をさらに備え、
前記制御回路は、前記共振周波数を含む周波数帯域において、前記第１および第２の周波数を変化させて、前記第１の検出値が最大となる前記第１および第２の周波数を選択する、請求項１に記載の電圧生成回路。
【請求項３】
請求項２に記載の電圧生成回路と、
前記電圧生成回路からの前記出力電圧が印加されるとイオンを発生させるイオン発生部とを備える、イオン発生装置。
【請求項４】
前記第１および第２の周波数が、前記第１の検出値が最大となる周波数に固定された状態において、前記制御回路は、前記駆動信号のデューティ比を変化させて、前記第１の検出値に基づいて、前記出力電圧を調整する、請求項３に記載のイオン発生装置。
【請求項５】
前記電圧生成回路は、
前記放電電流を検出して、第２の検出値を前記制御回路に出力する第２の検出回路をさらに備え、
前記第１および第２の周波数が、前記第１の検出値が最大となる周波数に固定された状態において、前記制御回路は、前記駆動信号のデューティ比を変化させて、前記第２の検出値に基づいて、前記放電電流を調整する、請求項４に記載のイオン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧生成回路およびそれを備えたイオン発生装置に関し、特に、圧電トランスを含む電圧生成回路、およびその電圧生成回路を備えたイオン発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源装置の小型化および軽量化を図るために、圧電トランスを備えた電圧生成回路が検討されている。たとえば特許文献１（特開２０１１―２５０５４９号公報）に開示された圧電トランス式高圧電源装置は、直流高電圧発生回路と、検出手段と、制御部とを備える。直流高電圧発生回路は、圧電トランスと、圧電トランスの駆動回路と、圧電トランスの出力を整流する整流回路とを含む。検出手段は、直流高電圧発生回路の出力電圧もしくは出力電流を検出する。制御部は、検出手段により検出された出力電圧もしくは出力電流の値が目標値となる駆動信号を駆動回路に与えて、直流高電圧発生回路を制御する。制御部は、駆動回路に与える駆動信号のデューティを固定して周波数を変化させて、出力電圧もしくは出力電流を目標値に対して一定の範囲内となる周波数に設定する。一定の範囲内となる周波数に設定した後、制御部は、出力電圧もしくは出力電流が目標値になるように駆動信号のデューティを変化させる。
【０００３】
また、特許文献２（特開２０１１―１９９９３７号公報）に開示された圧電トランス式高圧電源装置は、圧電トランスと、周波数逓倍手段と、駆動パルス発生手段と、電圧値検出手段と、周波数演算手段とを備える。圧電トランスは、駆動パルスの周波数に応じた電圧を出力する。周波数逓倍手段は、クロック信号の周波数を逓倍する。駆動パルス発生手段は、周波数逓倍手段により逓倍された逓倍クロック信号から駆動パルスを発生する。電圧値検出手段は、圧電トランスの出力電圧を検出する。周波数演算手段は、電圧値検出手段の検出結果と目標電圧との差分から、圧電トランスに入力する駆動パルスの周波数を演算する。圧電トランス式高圧電源装置は、周波数演算手段により演算した周波数に応じて周波数逓倍手段の逓倍数を変更して、駆動パルスの周波数を制御する。これにより、圧電トランス式高圧電源装置は、圧電トランスから出力される電圧を目標電圧になるように制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１―２５０５４９号公報
【特許文献２】特開２０１１―１９９９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧電トランスの出力電圧は、駆動周波数（駆動信号の周波数）に依存する。一般に、圧電トランスの出力電圧―駆動周波数曲線は、共振周波数を中心とする鋭いピークを有する。このため、駆動周波数が共振周波数にできるだけ近いことが求められる。また、共振周波数は圧電トランス毎に異なる。したがって、特許文献１に開示された圧電トランス式高圧電源装置は、圧電トランス毎の特性に応じて、駆動周波数を微調整している。
【０００６】
一般に、マイクロコンピュータが調整可能な駆動周波数の分解能は、マイクロコンピュータに供給されるクロック信号の周波数（クロック周波数）ｆｃｌｋに依存する。つまり、マイクロコンピュータによって駆動される圧電トランス駆動回路において、ある駆動信号の周期Ｔａと他の駆動信号の周期Ｔｂとの差分値（Ｔａ−Ｔｂ）は、クロック周期（クロック信号の周期）Ｔｃｌｋの自然数倍と等しい（（Ｔａ−Ｔｂ）＝ｋ×Ｔｃｌｋ（ｋは自然数）））。
【０００７】
一例として、駆動周波数を１００ｋＨｚから１０１ｋＨｚに調整するためのクロック周波数の条件について説明する。周波数１００ｋＨｚの駆動信号の周期は１０ｕｓ（マイクロ秒）である。周波数１０１ｋＨｚの駆動信号の周期は約９．９ｕｓ（マイクロ秒）である。このため、周波数１００ｋＨｚ，１０１ｋＨｚの駆動信号の周期の差分値は、約１００ｎｓ（ナノ秒）である。このような駆動周波数の調整が可能であるためには、クロック周期Ｔｃｌｋの自然数倍が約１００ｎｓ（ナノ秒）となる必要がある。よって、クロック周波数ｆｃｌｋは、少なくとも１０ＭＨｚでなければならない。
【０００８】
また、駆動周波数を１００ｋＨｚから１００．５ｋＨｚに調整するためのクロック周波数の条件について説明する。周波数１００．５ｋＨｚの駆動信号の周期は約９．９５ｕｓ（マイクロ秒）である。このため、周波数１００ｋＨｚ，１００．５ｋＨｚの駆動信号の周期の差分値は、約５０ｎｓ（ナノ秒）である。したがって、クロック周期Ｔｃｌｋの自然数倍が約５０ｎｓ（ナノ秒）となる必要がある。よって、クロック周波数ｆｃｌｋは、少なくとも２０ＭＨｚでなければならない。このように、駆動周波数を微調整するための分解能を小さくするには、高いクロック周波数ｆｃｌｋを有するマイクロコンピュータが必要になる。
【０００９】
一般に、マイクロコンピュータは、機能が同じであればクロック周波数ｆｃｌｋが高いほど高価である。したがって、駆動周波数の微調整のために、高価なマイクロコンピュータを選択すると、回路のコストが増加する可能性がある。
【００１０】
また、特許文献２に開示された圧電トランス式高圧電源装置は、駆動周波数を高精度に調整するために、周波数逓倍手段が必要である。周波数逓倍手段を追加することで、回路のコストが増加する。
【００１１】
本発明の目的は、コストを増加させることなく、安価なマイクロコンピュータを使用して、圧電トランスへの駆動信号の周波数の微調整が可能な電圧生成回路、およびそれを備えたイオン発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のある局面に係る電圧生成回路は、圧電トランスと、制御回路とを備える。圧電トランスは、駆動信号の周波数に応じた電圧を出力する。制御回路は、クロック信号の分周により駆動信号を生成し可変の周波数の駆動信号を圧電トランスに出力する。制御回路は、圧電トランスの共振周波数未満の第１の周波数と、共振周波数以上の第２の周波数とを決定し、第１の周波数と第２の周波数との間で交互に切り替わるように駆動信号を出力する。
【００１３】
好ましくは、電圧生成回路は、第１の検出回路をさらに備える。第１の検出回路は、圧電トランスからの出力電圧を検出して、第１の検出値を制御回路に出力する。制御回路は、共振周波数を含む周波数帯域において、第１および第２の周波数を変化させて、第１の検出値が最大となる第１および第２の周波数を選択する。
【００１４】
本発明の他の局面に係るイオン発生装置は、上記電圧生成回路と、電圧生成回路からの出力電圧が印加されるとイオンを発生させるイオン発生部とを備える。
【００１５】
好ましくは、第１および第２の周波数が、第１の検出値が最大となる周波数に固定された状態において、制御回路は、駆動信号のデューティ比を変化させて、第１の検出値に基づいて、出力電圧を調整する。
【００１６】
好ましくは、電圧生成回路は、第２の検出回路をさらに備える。第２の検出回路は、放電電流を検出して、第２の検出値を制御回路に出力する。第１および第２の周波数が、第１の検出値が最大となる周波数に固定された状態において、制御回路は、駆動信号のデューティ比を変化させて、第２の検出値に基づいて、放電電流を調整する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、コストを増加させることなく、安価なマイクロコンピュータを使用して、圧電トランスへの駆動信号の周波数の微調整が可能な電圧生成回路、およびそれを備えたイオン発生装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電圧生成回路を備えたイオン発生装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１に示した電圧生成回路の構成を概略的に示す回路ブロック図である。
【図３】図２に示した圧電トランスの共振周波数を説明するための図である。
【図４】図２に示した制御回路から出力される駆動信号の周波数を説明するための図である。
【図５】図２に示した駆動信号の周波数の調整を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】図２に示したイオン発生部への印加電圧の周波数依存性を表す図である。
【図７】図２に示した制御回路による周波数走査処理を表すフローチャートである。
【図８】図７に示したフローチャートにおける周波数の走査を説明するための概念図である。
【図９】図７に示したフローチャートの周波数走査処理の結果を表す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る電圧生成回路の構成を概略的に示す回路ブロック図である。
【図１１】図１０に示した電圧生成回路が出力する印加電圧に対する駆動信号のデューティ比の影響を説明するための概念図である。
【図１２】図１０に示した電圧生成回路において、圧電トランスにおけるデューティ比と出力電圧との間の関係を表す図である。
【図１３】図１０に示した制御回路によるデューティ比走査処理を表すフローチャートである。
【図１４】図１３に示したフローチャートのデューティ比走査処理の結果を表す図である。
【図１５】図１３に示したフローチャートにおけるイオン発生部の良否判定の処理を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明を繰り返さない。
【００２０】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る高電圧生成回路を備えたイオン発生装置の構成を概略的に示すブロック図である。図１を参照して、イオン発生装置１００は、入力端子１と、ＡＣ／ＤＣ変換部２と、高電圧生成回路（電圧生成回路）１０と、イオン発生部３と、クロック発振器４とを備える。
【００２１】
入力端子１は、外部の交流電源（たとえば商用電源、図示せず）からの交流電力を受けて、その交流電力をＡＣ／ＤＣ変換部２に出力する。ＡＣ／ＤＣ変換部２は、入力端子１からの交流電力を直流電力に変換して、その直流電力を高電圧生成回路１０に出力する。高電圧生成回路１０は、ＡＣ／ＤＣ変換部２からの直流電圧を昇圧して、その電圧をイオン発生部３に出力する。イオン発生部３は、高電圧生成回路１０からの電圧が印加されるとイオンを発生させる。クロック発振器４は、高電圧生成回路１０にクロック信号Ｓｃｌｋを供給する。なお、外部から直流電力を受ける場合には、ＡＣ／ＤＣ変換部２を省略でき、ＡＣ／ＤＣ変換部２の代わりに定電圧回路（図示せず）が設けられる。また、クロック信号Ｓｃｌｋは、たとえば高電圧生成回路１０内に設けられたクロック生成回路（図示せず）から供給されてもよい。
【００２２】
図２は、図１に示した高電圧生成回路１０の構成を概略的に示す回路ブロック図である。図２を参照して、高電圧生成回路１０は、マイクロコンピュータ（制御回路）５と、昇圧回路１０１と、整流回路１０２，１０４と、分圧回路（第１の検出回路）１０３とを含む。マイクロコンピュータ５は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）５１と、駆動信号生成部５２と、Ａ／Ｄコンバータ５３と、メモリ５４とを有する。イオン発生部３は、正放電電極Ｅｐと、負放電電極Ｅｎと、誘導電極Ｅｇ１，Ｅｇ２とを有する。
【００２３】
昇圧回路１０１は、圧電トランスＴと、インダクタＬと、トランジスタＱと、コンデンサＣ１と、抵抗Ｒ１とを有する。トランジスタＱは、たとえばＮＭＯＳ（Negative-channel  Metal  Oxide  Semiconductor）トランジスタである。インダクタＬの一方端は、ＡＣ／ＤＣ変換部により生成された直流電圧Ｖｄｃを受ける。インダクタＬの他方端は、トランジスタＱのドレインに電気的に接続される。トランジスタＱのソースは、接地電位ＧＮＤに電気的に接続される。トランジスタＱのドレイン―ソース間には、圧電トランスＴと、コンデンサＣ１とが並列に接続される。
【００２４】
駆動信号生成部５２は、ＣＰＵ５１の制御に基づいて、駆動信号Ｓｄを生成する。駆動信号Ｓｄは、抵抗Ｒ１を介して、トランジスタＱのゲートに供給される。圧電トランスＴは、駆動周波数（駆動信号Ｓｄの周波数）ｆｄに応じた電圧を出力ノードから出力する。駆動周波数ｆｄを圧電トランスＴの共振周波数ｆ０と一致させると、圧電トランスＴの出力電圧ＶＴは最大となる。
【００２５】
整流回路１０２は、ダイオードＤ１，Ｄ２を有する。ダイオードＤ１は、圧電トランスＴの出力ノードと分圧回路１０３との間に、アノードが圧電トランスＴの出力ノード側となる向きに接続される。ダイオードＤ２は、ダイオードＤ１のアノードと接地電位ＧＮＤとの間に、アノードが接地電位ＧＮＤ側となる向きに接続される。整流回路１０２は、圧電トランスＴからの出力電圧ＶＴを正極性の電圧に整流して、その電圧を分圧回路１０３に出力する。
【００２６】
分圧回路１０３は、抵抗Ｒ２〜Ｒ４を有する。抵抗Ｒ２は、ダイオードＤ１のカソードと正放電電極Ｅｐとの間に電気的に接続される。抵抗Ｒ３，Ｒ４は、正放電電極Ｅｐと接地電位ＧＮＤとの間に直列に接続される。整流回路１０２によって整流された電圧は、抵抗Ｒ２〜Ｒ４によって分圧される。抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との接続点における参照電圧Ｖｒｅｆは、Ｖｒｅｆ＝ＶＴ×Ｒ４／（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）と表される。
【００２７】
参照電圧Ｖｒｅｆは、Ａ／Ｄコンバータ５３にフィードバックされる。Ａ／Ｄコンバータ５３は、参照電圧Ｖｒｅｆをデジタル値に変換して、参照電圧Ｖｒｅｆの値をＣＰＵ５１に出力する。メモリ５４は、ＣＰＵ５１の制御に基づいて、駆動周波数ｆｄの値と、参照電圧Ｖｒｅｆの値とを格納する。
【００２８】
整流回路１０４は、コンデンサＣ２と、ダイオードＤ３と、ダイオードＤ４とを有する。コンデンサＣ２は、圧電トランスＴの出力ノードとダイオードＤ３およびダイオードＤ４との間に電気的に接続される。ダイオードＤ３は、コンデンサＣ２と負放電電極Ｅｎとの間に、カソードがコンデンサＣ２側となる向きに接続される。ダイオードＤ４は、ダイオードＤ３のカソードと接地電位ＧＮＤとの間に、カソードが接地電位ＧＮＤ側となる向きに接続される。整流回路１０４は、昇圧回路１０１からの出力電圧ＶＴを負極性の電圧に整流して、その電圧を負放電電極Ｅｎに出力する。
【００２９】
正放電電極Ｅｐは、分圧回路１０３からの正極性の電圧を受ける。負放電電極Ｅｎは、整流回路１０４からの負極性の電圧を受ける。誘導電極Ｅｇ１，Ｅｇ２の各々は、接地電位ＧＮＤに電気的に接続される。正放電電極Ｅｐと誘導電極Ｅｇ１とは、対向するように配置されている。負放電電極Ｅｎと誘導電極Ｅｇ２とは、対向するように配置されている。圧電トランスＴにより昇圧された電圧が正極性の電圧として電極間（正放電電極Ｅｐと誘導電極Ｅｇ１との間）に印加される。電極間の電界強度が一定以上になると、正極性のコロナ放電が生じる。これにより、正イオンが発生する。一方、圧電トランスＴにより昇圧された電圧が負極性の電圧として電極間（負放電電極Ｅｎと誘導電極Ｅｇ２との間）に印加される。電極間の電界強度が一定以上になると、負極性のコロナ放電が生じる。これにより、負イオンが発生する。
【００３０】
イオン発生装置１００は、いずれか一方の極性のイオンを発生させることも可能である。しかし、本実施の形態においてイオン発生装置１００は、両極性のイオンを略同等量発生させる。正イオンは、水素イオン（Ｈ＋）の周囲に複数の水分子が付随したクラスターイオンである。正イオンは、Ｈ＋（Ｈ２Ｏ）ｍ（ｍは自然数）と表される。負イオンは、酸素イオン（Ｏ２−）の周囲に複数の水分子が付随したクラスターイオンである。負イオンは、Ｏ２−（Ｈ２Ｏ）ｎ（ｎは自然数）と表される。正イオンおよび負イオンが空気中を浮遊するカビ菌またはウイルスに付着してその周りを取り囲むと、化学反応を引き起こす。その際に生成される活性種の水酸基ラジカル（・ＯＨ）または過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の作用により、浮遊カビ菌の除去またはウイルスの失活などの効果が得られる。また、正イオンおよび負イオンは、臭い物質に付着して、臭いを除去または軽減することも知られている。
【００３１】
なお、イオン発生部３の電極の構成は上記の構成に限定されるものではない。誘導電極Ｅｇ１，Ｅｇ２を有さず、正放電電極Ｅｐおよび負放電電極Ｅｎから大気中に放電することでイオンを発生させるイオン発生装置についても本発明は適用可能である。また、沿面放電によりイオンを発生させるイオン発生装置についても本発明は適用可能である。
【００３２】
図３は、図２に示した圧電トランスＴの共振周波数ｆ０を説明するための図である。図３を参照して、横軸は駆動周波数ｆｄを表す。縦軸は印加電圧Ｖｐを表す。
【００３３】
圧電トランスＴの共振周波数ｆ０は、たとえば１６０ｋＨｚである。一般に、圧電トランスは、駆動信号の周波数に対して振幅増幅率が急激に高くなる共振点を有しており、この共振点におけるＱ値は大きい（たとえば１，０００以上である）。このため、印加電圧Ｖｐ―駆動周波数ｆｄ曲線は、共振点付近で鋭いピークを描く。このピークの半値幅は、圧電トランスＴの特性によって異なるが、たとえば１ｋＨｚである。駆動周波数ｆｄが共振周波数ｆ０の近傍の周波数帯域（たとえば半値幅内の周波数帯域）に含まれないと、印加電圧Ｖｐは大幅に減少する。この場合、高電圧生成回路１０の設計時に期待した印加電圧Ｖｐを得ることができない。したがって、共振周波数ｆ０の近傍の周波数帯域内に位置するように駆動周波数ｆｄを決定する必要がある。しかしながら、圧電トランスの周波数特性には、部品毎にばらつきが存在する。また、インダクタの特性およびコンデンサの特性にも、部品毎にばらつきが存在する。したがって、昇圧回路１０１の駆動周波数ｆｄを微調整する必要がある。
【００３４】
図４は、図２に示した駆動信号生成部５２から出力される駆動信号Ｓｄの周波数ｆｄを説明するための図である。図４（Ａ）を参照して、この実施の形態では、圧電トランスの周波数特性に応じて駆動周波数ｆｄを微調整する過程において、周波数ｆ１（第１の周波数），ｆ２（第２の周波数）が用いられる。ＣＰＵ５１は、周波数ｆ１と周波数ｆ２との間で１周期毎に交互に切り替わるようにして、駆動周波数ｆｄを決定する。周期Ｔ１は、周波数ｆ１に対応する周期である。周期Ｔ２は、周波数ｆ２に対応する周期である。
【００３５】
図５は、図２に示した駆動周波数ｆｄの調整を説明するためのタイミングチャートである。図５を参照して、横軸は時間軸である。縦軸は、クロック信号Ｓｃｌｋの電圧または駆動信号Ｓｄの電圧を表す。クロック周期Ｔｃｌｋは、クロック信号Ｓｃｌｋの周期である。
【００３６】
周波数ｆ１，ｆ２の駆動信号Ｓｄは、クロック信号Ｓｃｌｋの分周により生成される。周期Ｔ１には、たとえばＮ（Ｎは自然数）個のクロック周期Ｔｃｌｋが含まれる（Ｔ１＝Ｎ×Ｔｃｌｋ）。この場合、（Ｎ＋１）個のクロック周期Ｔｃｌｋが含まれるように、周期Ｔ２を決定することができる（Ｔ２＝（Ｎ＋１）×Ｔｃｌｋ）。つまり、周期Ｔ１と周期Ｔ２との差分値がクロック周期Ｔｃｌｋに等しくなるように、周波数ｆ１，ｆ２を決定することができる（Ｔ１−Ｔ２＝Ｔｃｌｋ）。
【００３７】
一例として、クロック周波数ｆｃｌｋ＝２５ＭＨｚの場合、クロック周期Ｔｃｌｋ＝４０ｎｓ（ナノ秒）である。周波数ｆ１＝１５９．５ｋＨｚ、周波数ｆ２＝１６０．５ｋＨｚとなるように決定すると、周期Ｔ１＝６．２７ｕｓ（マイクロ秒）、周期Ｔ２＝６．２３ｕｓ（マイクロ秒）である。したがって、周期Ｔ１と周期Ｔ２との差分値（Ｔ１−Ｔ２）＝４０ｎｓ（ナノ秒）は、クロック周期Ｔｃｌｋと等しくなる。このようにして周波数ｆ１，ｆ２の幅は定められる。
【００３８】
駆動周波数ｆｄは周波数ｆ１，ｆ２の間で交互に切り替わる。図５では、周期Ｔ１と周期Ｔ２との差分値は、クロック周期Ｔｃｌｋに等しい。しかし、駆動周波数ｆｄは、周期Ｔ１と周期Ｔ２との差分値がクロック周期Ｔｃｌｋの２以上の整数倍に等しくなる周波数ｆ１，ｆ２の間で交互に切り替えられてもよい（Ｔ１−Ｔ２＝ｎＴｃｌｋ（ｎは２以上の整数））。また、駆動周波数ｆｄを微調整する過程において、周波数ｆ１，ｆ２が互いに等しい条件を用いることもできる（Ｔ１＝Ｔ２）。つまり、駆動周波数ｆｄを周波数ｆ１（または周波数ｆ２）に設定して、周波数ｆ１（または周波数ｆ２）を変化させてもよい。
【００３９】
次に図４（Ｂ）を参照して、周期Ｔｍは、周期Ｔ１，Ｔ２の中間の周期である（Ｔｍ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／２）。つまり、周期Ｔｍに対応する周波数ｆｍ（図６参照）は、周波数ｆ１，ｆ２の中間の周波数である（ｆｍ＝（ｆ１＋ｆ２）／２）。周波数ｆ１の駆動信号と周波数ｆ２の駆動信号とを圧電トランスに交互に入力したときに、周波数ｆｍの駆動信号の入力に相当する出力電圧が得られた場合に、周波数ｆ１の駆動信号と周波数ｆ２の駆動信号とを交互に入力することと、周波数ｆｍの駆動信号を入力することとが等価であることが証明される。
【００４０】
本願発明者の検証実験によれば、図４（Ａ）に示された駆動信号Ｓｄを入力した結果として得られる印加電圧Ｖｐの値は、図４（Ｂ）に示された駆動信号Ｓｄを入力した結果として得られる印加電圧Ｖｐの値と同等であった。言い換えると、駆動周波数ｆｄを周波数ｆ１，ｆ２の間で１周期毎に交互に切り替えることにより、駆動周波数ｆｄを周波数ｆｍに固定した場合と同等の印加電圧Ｖｐの値が得られた。この検証実験の結果を利用すれば、以下に説明する制御が可能になる。
【００４１】
図６は、図２に示したイオン発生部３への印加電圧Ｖｐの周波数依存性を表す図である。図６を参照して、横軸は駆動周波数ｆｄを表す。縦軸は印加電圧Ｖｐを表す。電圧Ｖ１，Ｖ２は、それぞれ周波数ｆ１，ｆ２における印加電圧Ｖｐの値である。電圧Ｖｍは、周波数ｆｍにおける印加電圧Ｖｐの値である。電圧Ｖ０は、共振周波数ｆ０における印加電圧Ｖｐの値である。
【００４２】
図６（Ａ）を参照して、周波数ｆ１，ｆ２，ｆｍのうち、周波数ｆｍが共振周波数ｆ０に最も近い。この場合、電圧Ｖｍは、電圧Ｖ０よりは小さいものの、電圧Ｖ１，Ｖ２よりも大きい。したがって、駆動周波数ｆｄとして周波数ｆ１，ｆ２の間で１周期毎に切り替える信号を入力することにより、周波数ｆｍの信号を入力したときと同様に印加電圧Ｖｐを大きくすることができる。
【００４３】
図６（Ｂ）を参照して、周波数ｆ１，ｆ２，ｆｍのうち、周波数ｆ１が共振周波数ｆ０に最も近い。この場合、電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖｍのうち、電圧Ｖ１が最も大きい。つまり、駆動周波数ｆｄが周波数ｆ１に固定された場合に印加電圧Ｖｐが最も大きくなる。周波数ｆ２が共振周波数ｆ０に最も近い場合についても同等であるため、詳細な説明を繰り返さない。
【００４４】
このように、周波数ｆ１，ｆ２，ｆｍと共振周波数ｆ０との間の関係により、印加電圧Ｖｐが最も大きくなる駆動周波数ｆｄは異なる。また、共振周波数ｆ０の値は、上述のように圧電トランス毎に異なる。したがって、以下に説明するように、共振周波数ｆ０を含む周波数帯域において周波数ｆ１，ｆ２を走査することによって、印加電圧Ｖｐが最も大きくなる駆動周波数ｆｄが決定される。
【００４５】
図７は、図２に示したマイクロコンピュータ５による周波数走査処理を表すフローチャートである。図８は、図７に示したフローチャートにおける周波数ｆ１，ｆ２の走査を説明するための概念図である。図８を参照して、横軸は周波数ｆ１または周波数ｆ２を表す。縦軸は、Ａ／Ｄコンバータ５３により検出される参照電圧Ｖｒｅｆを表す。
【００４６】
図７および図８を参照して、たとえばイオン発生装置１００の電源投入時に一連の処理が開始される。本実施の形態において、周波数ｆ１，ｆ２が走査される周波数帯域は、圧電トランスＴの共振周波数ｆ０を帯域内に含むように、周波数ｆａと周波数ｆｇとによって規定される。この周波数帯域は、圧電トランスＴの周波数特性（出力電圧ＶＴの周波数依存性）に基づいて、イオン発生装置１００の製品出荷時に予め決定されている。周波数ｆ１，ｆ２は、たとえば周波数ｆａから周波数ｆｇに向かって走査される。周波数の走査幅Δｆはすべて等しい。
【００４７】
ステップＳ１１において、ＣＰＵ５１は、周波数ｆ１，ｆ２の各々を周波数範囲の最大値に設定する（ｆ１＝ｆ２＝ｆａ）。周波数ｆ１，ｆ２は互いに等しい。この場合、駆動信号生成部５２は、周波数ｆ１に固定された駆動信号ＳｄをトランジスタＱのゲートに出力する（ステップＳ１２）。Ａ／Ｄコンバータ５３は、参照電圧Ｖｒｅｆをデジタル値に変換して、参照電圧Ｖｒｅｆの値（Ｖａ）をＣＰＵ５１に出力する。ＣＰＵ５１は、周波数ｆ１，ｆ２の値と、参照電圧Ｖｒｅｆの値とをメモリ５４に格納する（ステップＳ１３）。
【００４８】
ステップＳ１４において、ＣＰＵ５１は、周波数ｆ１をステップＳ１１における処理から走査幅Δｆだけ減少させるとともに、周波数ｆ２をステップＳ１１における処理と同一の値に設定する（ｆ１＝ｆｂ、ｆ２＝ｆａ）。駆動信号生成部５２は、周波数ｆ１（＝ｆｂ）と周波数ｆ２（＝ｆａ）とが１周期毎に交互に切り替えられる駆動信号Ｓｄを、トランジスタＱのゲートに出力する（ステップＳ１５）。
【００４９】
ステップＳ１６において、ＣＰＵ５１は、参照電圧Ｖｒｅｆの値（Ｖａｂ）をＡ／Ｄコンバータ５３から取得する。ＣＰＵ５１は、取得した参照電圧Ｖｒｅｆの値を、メモリ５４に格納された参照電圧Ｖｒｅｆの値と比較する。取得した参照電圧Ｖｒｅｆの値がメモリ５４に格納された値以上の場合（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１７に進む。一方、取得した参照電圧Ｖｒｅｆの値がメモリ５４に格納された値未満の場合（ステップＳ１６においてＮＯ）、処理はステップＳ１８に進む。
【００５０】
ステップＳ１７において、ＣＰＵ５１は、ステップＳ１４〜Ｓ１６の処理における周波数ｆ１，ｆ２の値と、参照電圧Ｖｒｅｆの新たな値とによって、メモリ５４に格納された対応する値を更新する。
【００５１】
ステップＳ１８において、ＣＰＵ５１は、周波数ｆ１をステップＳ１４における処理と同一の値に設定するとともに、周波数ｆ２をステップＳ１４における処理から走査幅Δｆだけ減少させる（ｆ１＝ｆ２＝ｆｂ）。周波数ｆ１，ｆ２は互いに等しい。したがって、駆動信号生成部５２は、周波数ｆ１に固定された駆動信号Ｓｄを、トランジスタＱのゲートに出力する（ステップＳ１９）。
【００５２】
ステップＳ２０において、ＣＰＵ５１は、参照電圧Ｖｒｅｆの値（Ｖｂ）をＡ／Ｄコンバータ５３から取得する。ＣＰＵ５１は、取得した参照電圧Ｖｒｅｆの値を、メモリ５４に格納された参照電圧Ｖｒｅｆの値と比較する。取得した参照電圧Ｖｒｅｆの値がメモリ５４に格納された値以上の場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、処理はステップＳ２１に進む。一方、参照電圧Ｖｒｅｆの新たな検出値がメモリ５４に格納された値未満の場合（ステップＳ２０においてＮＯ）、処理はステップＳ２２に進む。
【００５３】
ステップＳ２１において、ＣＰＵ５１は、ステップＳ１８〜Ｓ２０の処理における周波数ｆ１，ｆ２の値と、取得した参照電圧Ｖｒｅｆの値とによって、メモリ５４に格納された対応する値を更新する。
【００５４】
ステップＳ２２において、ＣＰＵ５１は、周波数ｆ１が周波数帯域の最小値（ｆｇ）であるか否かを判定する。周波数ｆ１が最小値でない場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、処理はステップＳ１４に戻る。一方、周波数ｆ１が最小値の場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、一連の処理が完了する。
【００５５】
図９は、図７に示したフローチャートの周波数走査処理の結果を表す図である。図９を参照して、横軸は時間軸である。縦軸は参照電圧Ｖｒｅｆを表す。
【００５６】
時刻ｔａにおける参照電圧Ｖｒｅｆは、周波数ｆ１＝ｆ２＝ｆａで固定された駆動信号Ｓｄに対応する。時刻ｔａｂにおける参照電圧Ｖｒｅｆは、周波数ｆ１＝ｆｂと周波数ｆ２＝ｆａとの間で周波数が１周期毎に切り替えられた駆動信号Ｓｄに対応する。時刻ｔｂにおける参照電圧Ｖｒｅｆは、周波数ｆ１＝ｆ２＝ｆｂで固定された駆動信号Ｓｄに対応する。それより後の時刻における参照電圧Ｖｒｅｆも同様であるため詳細な説明を繰り返さない。
【００５７】
図８および図９によれば、時刻ｔｄｅにおける参照電圧Ｖｒｅｆが最大である。つまり、駆動周波数が周波数ｆ１＝ｆｅと周波数ｆ２＝ｆｄとの間で１周期毎に交互に切り替えられる場合に、印加電圧Ｖｐは最大になる。したがって、図７のフローチャートに示された一連の処理の結果、メモリ５４には、周波数ｆｅの値が周波数ｆ１として格納される。周波数ｆｄの値が周波数ｆ２として格納される。電圧Ｖｄｅの値が参照電圧Ｖｒｅｆとして格納される。
【００５８】
白抜きのバーで示された参照電圧Ｖｒｅｆの値は、駆動周波数ｆｄが周波数ｆ１に固定された場合に得られた検出結果である。一方、斜線が付されたバーで示された参照電圧Ｖｒｅｆの値は、駆動周波数ｆｄが周波数ｆ１，ｆ２の間で周波数が１周期毎に交互に切り替えられた場合に得られた検出結果である。すなわち、斜線が付されたバーで示された参照電圧Ｖｒｅｆの値が、図４で説明した検証実験の結果を利用して新たに検出することが可能になった値である。
【００５９】
このように実施の形態１に係る高電圧生成回路１０によれば、マイクロコンピュータ５のクロック周波数ｆｃｌｋを増加させなくても、駆動周波数ｆｄの走査幅Δｆを半分にした場合と同等の効果を得ることができる。言い換えれば、圧電トランスＴの出力電圧ＶＴの調整における駆動周波数ｆｄの分解能を２倍にすることができる。したがって、圧電トランスへＴの駆動周波数ｆｄを微調整が可能な高電圧生成回路１０を実現することができる。
【００６０】
なお、図８では、周波数ｆｍが圧電トランスＴの共振周波数ｆ０とほぼ一致する（ｆｍ≒ｆ０）場合について説明した。周波数ｆ１，ｆ２または周波数ｆｍを、共振周波数ｆ０に厳密に一致させることは難しい。クロック周波数ｆｃｌｋが十分に高いマイクロコンピュータを用いれば、走査幅Δｆは小さくなる。このため、共振周波数ｆ０に近い駆動周波数ｆｄを得ることができる可能性は高くなる。しかしながら、本実施の形態では、高いクロック周波数を有するマイクロコンピュータを用いなくとも、圧電トランスＴの駆動周波数ｆｄを調整することができる。したがって、安価なマイクロコンピュータを使用することができるため、コストの点で有利である。
【００６１】
一般に、クロック周波数が高くなるに従って、マイクロコンピュータの消費電力は増加する。上記の説明から理解できるように、本実施の形態によれば、駆動周波数ｆｄの走査幅Δｆが従来と同等である場合、クロック周波数ｆｃｌｋを従来の半分にすることができる。したがって、マイクロコンピュータの消費電力を低減することができる。
【００６２】
本実施の形態では、説明の明瞭化のため、駆動周波数ｆｄが周波数ｆ１と周波数ｆ２との間で１周期毎に交互に切り替えられる場合について説明した。しかし、周波数ｆ１が出力される周期の数と、周波数ｆ２が出力される周期の数とは、特に限定されない。たとえば周波数ｆ１と周波数ｆ２との間で周波数が２周期毎に交互に切り替えられてもよい。また、たとえば２周期の周波数ｆ１と、１周期の周波数ｆ２との間で周波数が交互に切り替えられてもよい。
【００６３】
また、圧電トランスＴの周波数特性は温度に依存するという側面を持っている。すなわち、イオン発生装置１００の周囲温度の変化に応じて、圧電トランスＴの共振周波数ｆ０は変化し得る。さらに、イオン発生装置１００からのイオンの発生量（たとえば単位体積当たりのイオン数）は、印加電圧Ｖｐに依存する。したがって、イオン発生装置１００の周囲温度の変化に応じて、イオンの発生量が変化し得る。そこで、一つの実施の形態では、図７のフローチャートに示された一連の周波数走査処理を所定の時間間隔（たとえば１０分間隔）で実行する。これにより、圧電トランスＴの温度変化を反映させた値に周波数ｆ１，ｆ２の値を更新することができる。したがって、温度変化に伴うイオンの発生量の増減を防止することができる。
【００６４】
図７〜図９では、周波数帯域を高周波側（周波数ｆａ側）から低周波側（周波数ｆｇ側）に向かって走査する場合について説明した。しかし、周波数の走査方向または走査の順序は特に限定されない。周波数帯域内において、周波数ｆ１，ｆ２を任意の順序で変化させることができる。任意の周波数ｆ１の駆動信号と任意の周波数ｆ２の駆動信号とを交互に入力したときに得られる圧電トランスの出力電圧を比較して、その出力電圧が最も高くなったときの周波数に周波数ｆ１，ｆ２を固定すればよい。
【００６５】
［実施の形態２］
実施の形態２によれば、参照電圧Ｖｒｅｆが最大となる周波数に周波数ｆ１，ｆ２を固定した後に、駆動信号Ｓｄのデューティ比（１周期におけるオン期間の割合）がさらに調整される。
【００６６】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る高電圧生成回路の構成を概略的に示す回路ブロック図である。図１０を参照して、高電圧生成回路２０は、整流回路１０４に代えて整流回路１０４ａを含む点と、電流検出回路（第２の検出回路）１０５をさらに含む点とにおいて、高電圧生成回路１０（図２参照）と異なる。
【００６７】
整流回路１０４ａでは、ダイオードＤ４が、ダイオードＤ３のカソードとＡ／Ｄコンバータ５３との間に、アノードがダイオードＤ３側となる向きに接続される。整流回路１０４ａの他の構成は、整流回路１０４の構成と同等であるため、詳細な説明を繰り返さない。
【００６８】
電流検出回路１０５は、負放電電極Ｅｎを流れる放電電流を検出するために設けられる。負放電電極Ｅｎを流れる放電電流の大きさは、負放電電極Ｅｎでの負イオンの発生量に比例する。本実施の形態によれば、両極性のイオンは略同等量発生する。したがって、放電電流を検出することにより、ＣＰＵ５１は、両極性のイオンの発生量を取得することができる。
【００６９】
電流検出回路１０５は、抵抗Ｒ５，Ｒ６を有する。抵抗Ｒ５は、ダイオードＤ３のアノードと負放電電極Ｅｎとの間に電気的に接続される。抵抗Ｒ６は、負放電電極ＥｎとＡ／Ｄコンバータ５３との間に電気的に接続される。電流検出回路１０５は、負放電電極Ｅｎでの放電電流の大きさを電圧（放電電圧Ｖｉ）に変換して検出する。放電電圧ＶｉはＡ／Ｄコンバータ５３にフィードバックされる。イオンの発生量は、放電電流の増加に伴って増加する。したがって、放電電圧Ｖｉを検出することにより、イオンの発生量を監視することができる。高電圧生成回路２０の他の構成は、高電圧生成回路１０の構成と同等であるため、詳細な説明を繰り返さない。
【００７０】
図１１は、図１０に示した高電圧生成回路２０が出力する印加電圧Ｖｐに対する駆動信号Ｓｄのデューティ比の影響を説明するための概念図である。図１１を参照して、横軸は駆動周波数ｆｄを表す。縦軸は印加電圧Ｖｐを表す。デューティ比を初期値から減少させた場合に、駆動信号Ｓｄのデューティ比の初期値における印加電圧Ｖｐの周波数依存性を曲線ａ（破線）で示す。駆動信号Ｓｄのデューティ比の減少後における印加電圧Ｖｐの周波数依存性を曲線ｂ（実線）で示す。
【００７１】
印加電圧Ｖｐには正常範囲が存在する。正常範囲は、上限値ＶＨおよび下限値ＶＬにより規定される。駆動信号Ｓｄのデューティ比の低下前において、印加電圧Ｖｐが上限値ＶＨ以上となる場合があり得る。一般に、イオン発生部において発生するイオンの種類は、印加電圧の大きさに応じて定まる。正イオンとしてＨ＋（Ｈ２Ｏ）ｍ（ｍは自然数）を発生させ、負イオンとしてＯ２−（Ｈ２Ｏ）ｎ（ｎは自然数）を発生させる場合に、印加電圧Ｖｐが上限値ＶＨを大きく上回ると、所望の量の所望のイオン種を発生させることができない。本実施の形態では、上記のクラスターイオンに代えて、空気中に大量に存在する窒素から窒素イオンが発生する可能性がある。これにより、全イオンの発生量に占める窒素イオンの発生量の割合が増加する一方で、上記のクラスターイオンの発生量の割合が減少する。このため、上記のクラスターイオンによって得られる効果が低下してしまう可能性がある。あるいは、オゾンの発生量が増加してしまう可能性がある。よって、印加電圧Ｖｐは、上限値ＶＨ未満であることが望ましい。上限値ＶＨは、イオン発生部３の構造によって異なるため、予め試験をして設定される。
【００７２】
また、電極の周囲には塵埃などの微粒子が存在する。コロナ放電によって発生した正イオンおよび負イオンにより、これらの微粒子が帯電する。正に帯電した微粒子は負放電電極Ｅｎに引き付けられる。負に帯電した微粒子は正放電電極Ｅｐに引き付けられる。そのため、時間の経過に伴って、これらの微粒子が付着物として正放電電極Ｅｐおよび負放電電極Ｅｎの各々に堆積する。電極に堆積した付着物によってコロナ放電が生じにくくなる。その結果として、イオンの発生量が減少する。したがって、イオンの発生量が所望の値以上となるように下限値ＶＬを設定し、下限値ＶＬを下回らないように印加電圧Ｖｐを維持することが望ましい。
【００７３】
さらに、印加電圧Ｖｐが放電開始電圧ＶＳよりも高ければコロナ放電が開始される。電極への付着物の堆積に伴って、放電開始電圧ＶＳは徐々に上昇する。コロナ放電が一旦開始されれば、その後は印加電圧Ｖｐが放電開始電圧ＶＳを下回っても、コロナ放電を継続可能である。したがって、放電開始時には、放電開始電圧ＶＳ以上となるように印加電圧Ｖｐを設定する必要がある。
【００７４】
このように、印加電圧Ｖｐは、正常範囲の下限値ＶＬ以上かつ上限値ＶＨ未満であって、さらに放電開始時には放電開始電圧ＶＳ以上である必要がある。以下に説明するように、駆動信号Ｓｄのデューティ比の調整により、印加電圧Ｖｐを調整することができる。
【００７５】
図１２は、図１０に示した高電圧生成回路２０において、圧電トランスＴにおけるデューティ比と印加電圧Ｖｐとの間の関係を表す図である。図１２を参照して、横軸は、駆動信号Ｓｄのデューティ比を表す。縦軸は、デューティ比５％における値を基準とした印加電圧Ｖｐの相対値を表す。
【００７６】
駆動信号Ｓｄのデューティ比の増加に伴って、印加電圧Ｖｐは増加する。また、デューティ比が約１０％から約２７％までの領域では、印加電圧Ｖｐはほぼ直線的に変化する（破線参照）。イオンの発生量は印加電圧Ｖｐの増減に対応して増減する。したがって、デューティ比を調整することにより、イオンの発生量を調整することができる。なお、図１２に示された具体的な数値は、ある特定の圧電トランスＴでの実測値である。本発明が適用可能な圧電トランスの特性は、図１２に示された特性に限定されるものではない。
【００７７】
図１３は、図１０に示したマイクロコンピュータ５によるデューティ比走査処理を表すフローチャートである。図１３を参照して、一連の処理は、図７のフローチャートに示された一連の処理の完了後に実行される。つまり、周波数ｆ１，ｆ２の各々は、印加電圧Ｖｐが最大となる周波数に固定される。また、デューティ比の走査範囲（たとえば１０％〜２７％）と走査幅（たとえば１％）とは、駆動信号生成部５２の性能および圧電トランスＴの特性に基づいて、たとえばイオン発生装置１００の製品出荷時に予め決定されている。
【００７８】
ステップＳ３１において、ＣＰＵ５１は、デューティ比を走査範囲の最小値（たとえば１０％）に設定する。駆動信号生成部５２は、駆動信号ＳｄをトランジスタＱのゲートに出力する（ステップＳ３２）。
【００７９】
ステップＳ３３において、Ａ／Ｄコンバータ５３は、放電電圧Ｖｉをデジタル値に変換して、その値をＣＰＵ５１に出力する。ＣＰＵ５１は、放電電圧Ｖｉの値を下限値ＶＬと比較する。放電電圧Ｖｉの値が下限値ＶＬ以上の場合（ステップＳ３３においてＹＥＳ）、処理はステップＳ３６に進む。一方、放電電圧Ｖｉの値が下限値ＶＬ未満の場合（ステップＳ３３においてＮＯ）、処理はステップＳ３４に進む。
【００８０】
ステップＳ３４において、ＣＰＵ５１は、デューティ比が走査範囲の最大値（たとえば２７％）であるか否かを判定する。デューティ比が最大値の場合（ステップＳ３４においてＹＥＳ）、処理はステップＳ３６に進む。一方、デューティ比が最大値でない場合（ステップＳ３４においてＮＯ）、処理はステップＳ３５に進む。
【００８１】
ステップＳ３５において、ＣＰＵ５１は、デューティ比を走査幅（たとえば１％）だけ増加させる。その後、処理はステップＳ３２に戻る。
【００８２】
ステップＳ３６において、ＣＰＵ５１は、ステップＳ３３におけるデューティ比の値と、参照電圧Ｖｒｅｆの値と、放電電圧Ｖｉの値とをメモリ５４に格納する。その後、ステップＳ３７において、ＣＰＵ５１は、後述するイオン発生部３の良否判定を実行する。ステップＳ３７の処理が終わると、一連の処理が完了する。
【００８３】
図１４は、図１３に示したフローチャートのデューティ比走査処理の結果を表す図である。図１４を参照して、横軸は時間軸である。縦軸は放電電圧Ｖｉを表す。
【００８４】
時刻ｔ１における放電電圧Ｖｉは、デューティ比が最小値（たとえば１０％）の場合の駆動信号Ｓｄに対応する。時刻ｔ２における放電電圧Ｖｉは、デューティ比を最小値から走査幅（たとえば１％）だけ増加させた場合の駆動信号Ｓｄに対応する。同様に、時刻ｔ３から時刻ｔ６までの放電電圧Ｖｉは、それぞれデューティ比を走査幅だけ順に増加させた場合の駆動信号Ｓｄに対応する。本実施の形態において、放電電圧Ｖｉは時刻ｔ７で初めて下限値ＶＬ以上となる。これにより、時刻ｔ７におけるデューティ比の値と、参照電圧Ｖｒｅｆの値と、放電電圧Ｖｉの値とがメモリ５４に格納される。
【００８５】
図１５は、図１３に示したフローチャートにおけるイオン発生部３の良否判定の処理を説明するための概念図である。図１５を参照して、横軸は放電電圧Ｖｉを表す。縦軸は印加電圧Ｖｐを表す。なお、印加電圧Ｖｐは参照電圧Ｖｒｅｆに比例するため、メモリ５４に格納された参照電圧Ｖｒｅｆの値から印加電圧Ｖｐの値を求めることができる。
【００８６】
印加電圧Ｖｐの値は、正常範囲の上限値ＶＨおよび下限値ＶＬによって、３つに分類される。また、放電電圧Ｖｉの値は、正常範囲の上限値ＶＩＨおよび下限値ＶＩＬによって、３つに分類される。したがって、印加電圧Ｖｐの値と放電電圧Ｖｉの値とは、その組合せに応じて、９つの領域Ａ〜Ｉのいずれかに分類される。ＣＰＵ５１は、イオン発生部３が属する領域Ａ〜Ｉに基づいて、イオン発生部３の良否を判定する。なお、上限値ＶＨおよび下限値ＶＬと、上限値ＶＩＨおよび下限値ＶＩＬとは、たとえばイオン発生装置１００の製品出荷時に予め決定されている。
【００８７】
印加電圧Ｖｐおよび放電電圧Ｖｉが領域Ｅに属する場合、印加電圧Ｖｐおよび放電電圧Ｖｉは、いずれも正常範囲内である。したがって、ＣＰＵ５１は、イオン発生部３を「正常」と判定する。一方、印加電圧Ｖｐおよび放電電圧Ｖｉが領域Ｅ以外に属する場合、ＣＰＵ５１は、イオン発生部３に異常（故障または初期不良など）が生じたと判定する。
【００８８】
すなわち、印加電圧Ｖｐおよび放電電圧Ｖｉが領域Ｇに属する場合、印加電圧Ｖｐは下限値ＶＬ未満であり、かつ放電電圧Ｖｉは下限値ＶＩＬ未満である。つまり、印加電圧Ｖｐは正常範囲よりも小さく、かつイオンの発生量も小さい。したがって、ＣＰＵ５１は、イオン発生部３を「故障」と判定する。このような「故障」は素子不良（イオン発生部３の不良）を意味する。
【００８９】
印加電圧Ｖｐおよび放電電圧Ｖｉが領域Ａ，Ｄに属する場合、印加電圧Ｖｐは下限値ＶＬ以上であるにも関わらず、放電電圧Ｖｉは下限値ＶＩＬよりも小さい。つまり、印加電圧Ｖｐは正常範囲またはそれより大きいにも関わらず、イオンの発生量が小さい。イオンの発生量の減少は、長期間の使用による電極への付着物の堆積に起因する可能性がある。したがって、ＣＰＵ５１は、イオン発生部３を「故障または寿命」と判定する。
【００９０】
印加電圧Ｖｐおよび放電電圧Ｖｉが領域Ｂに属する場合、印加電圧Ｖｐは上限値ＶＨ以上であるにも関わらず、放電電圧Ｖｉは正常範囲内である。つまり、印加電圧Ｖｐは正常範囲よりも大きいにも関わらず、それに見合うだけのイオンの発生量が得られていない。イオンの発生量の減少は、長期間の使用による電極への付着物の堆積に起因する可能性がある。したがって、ＣＰＵ５１は、イオン発生部３を「故障または寿命」と判定する。
【００９１】
印加電圧Ｖｐおよび放電電圧Ｖｉが領域Ｈ，Ｉに属する場合、印加電圧Ｖｐは下限値ＶＬ未満であるにも関わらず、放電電圧Ｖｉは下限値ＶＩＬよりも大きい。また、印加電圧Ｖｐおよび放電電圧Ｖｉが領域Ｆに属する場合、印加電圧Ｖｐは正常範囲内であるにも関わらず、放電電圧Ｖｉは上限値ＶＩＨよりも大きい。つまり、印加電圧Ｖｐの大きさと比べて、放電電圧Ｖｉが大きい。
【００９２】
この現象は、たとえば導電体の付着によって、負放電電極Ｅｎと誘導電極Ｅｇ２とが短絡したことで生じた可能性がある。また、負放電電極Ｅｎに付着物が堆積すると、付着物の比誘電率は空気の比誘電率よりも大きいため、負放電電極Ｅｎと誘導電極Ｅｇ２との間で放電電流が流れやすくなる。その結果として、放電電圧Ｖｉが増加した可能性がある。したがって、ＣＰＵ５１は、イオン発生部３を「故障または短絡」と判定する。なお、「短絡」とは、負放電電極Ｅｎと誘導電極Ｅｇ２とが等電位になる現象に限らず、上述のように負放電電極Ｅｎへの付着物の堆積に起因して電流が流れやすくなった現象を含む。
【００９３】
印加電圧Ｖｐおよび放電電圧Ｖｉが領域Ｃに属する場合、印加電圧Ｖｐが下限値ＶＬ以上であって、かつ放電電圧Ｖｉが上限値ＶＩＨ以上である。つまり、印加電圧Ｖｐが正常範囲よりも大きいため、所望のイオン種（クラスターイオン）以外のイオン（たとえば窒素イオン）またはオゾンが発生する可能性がある。したがって、ＣＰＵ５１は、イオン発生部３を「故障」と判定する。
【００９４】
イオン発生部３が正常でないと判定した場合（領域Ｅ以外の場合）、ＣＰＵ５１は、イオン発生装置１００の使用者に異常を報知する。異常を報知する方法としては、異常報知灯（図示せず）を点灯させる、警報音を発生させる、または電気信号で通知するなどの方法を採用することができる。これにより、使用者は、イオン発生装置１００の製造業者にイオン発生部３の交換を依頼することができる。このような「故障」が生じた場合、不安全方向なのでイオン発生部３を使用禁止とする。
【００９５】
なお、本実施の形態では、正放電電極Ｅｐへの参照電圧Ｖｒｅｆと、負放電電極Ｅｎの放電電圧Ｖｉとを検出する場合について説明した。しかし、負放電電極Ｅｎへの電圧値と、正放電電極Ｅｐへの放電電流とを検出してもよい。極性を変更する場合には、整流回路１０２，１０４の構成を変更すればよい。この場合の高電圧生成回路の制御は、本実施の形態における制御と同等であるため、その説明を繰り返さない。また、負放電電極Ｅｎの放電電圧Ｖｉの代わりに、放電電流Ｉを検知し使用してもよい。放電電流Ｉの正常範囲は、上限値ＩＨおよび下限値ＩＬで規定される。
【００９６】
本発明の実施の形態は以下のように要約することができる。
（１）駆動信号Ｓｄの周波数に応じた電圧を出力する圧電トランスＴと、クロック信号Ｓｃｌｋの分周により可変の駆動周波数ｆｄの駆動信号Ｓｄを生成し、駆動信号Ｓｄを圧電トランスＴに出力するマイクロコンピュータ５とを備え、マイクロコンピュータ５は、圧電トランスＴの共振周波数ｆ０未満の周波数ｆ１と、共振周波数ｆ０以上の周波数ｆ２との間で交互に切り替えて駆動信号Ｓｄの周波数を決定する、高電圧生成回路１０。
【００９７】
上記構成によれば、コストを増加させることなく、圧電トランスへの駆動周波数を微調整可能な電圧生成回路を実現できる。
【００９８】
（２）高電圧生成回路１０は、圧電トランスＴからの出力電圧ＶＴを検出して、参照電圧Ｖｒｅｆをマイクロコンピュータ５に出力する分圧回路１０３をさらに備え、マイクロコンピュータ５は、共振周波数ｆ０を含む周波数帯域において、周波数ｆ１，ｆ２を変化させて、参照電圧Ｖｒｅｆが最大となる周波数ｆ１，ｆ２を選択する、高電圧生成回路１０。
【００９９】
上記構成によれば、印加電圧が最大となる駆動周波数を求めることができる。
（３）周波数ｆ１，ｆ２の各々の走査幅Δｆに対応する周期は、クロック信号Ｓｃｌｋのクロック周期Ｔｃｌｋと等しい、高電圧生成回路１０。
【０１００】
上記構成によれば、駆動周波数の走査幅が最小となる。このため、共振周波数に近い駆動周波数を求めることができる可能性が高くなる。
【０１０１】
（４）高電圧生成回路１０，２０と、印加電圧Ｖｐが印加されるとイオンを発生させるイオン発生部３とを備える、イオン発生装置１００。
【０１０２】
上記構成によれば、コストを増加させることなく、圧電トランスへの駆動周波数を微調整可能な高電圧生成回路を備えたイオン発生装置を実現できる。
【０１０３】
（５）周波数ｆ１，ｆ２が、参照電圧Ｖｒｅｆが最大となる周波数に固定された状態において、マイクロコンピュータ５は、駆動信号Ｓｄのデューティ比を変化させて、参照電圧Ｖｒｅｆに基づいて、印加電圧Ｖｐを調整する、イオン発生装置１００。
【０１０４】
上記構成によれば、駆動信号のデューティ比を変化させることにより、駆動周波数を変化させる場合よりも、印加電圧の大きさを細かく調整することができる。また、所望のイオン種以外のイオンの発生を抑制することができる。このため、所望のイオン種の発生量を大きくすることができる。
【０１０５】
（６）高電圧生成回路２０は、放電電流を検出して、放電電圧Ｖｉをマイクロコンピュータ５に出力する電流検出回路１０５をさらに備え、周波数ｆ１，ｆ２が、参照電圧Ｖｒｅｆが最大となる周波数に固定された状態において、マイクロコンピュータ５は、駆動信号Ｓｄのデューティ比を変化させて、放電電圧Ｖｉに基づいて、放電電流を調整する、イオン発生装置１００。
【０１０６】
上記構成によれば、イオンの発生量が所望の発生量となるように調整することができる。
【０１０７】
（７）マイクロコンピュータ５は、放電電圧Ｖｉが、予め定められた正常範囲内において最小となるデューティ比を選択する、イオン発生装置１００。
【０１０８】
イオンの発生量とイオン発生部の寿命との間には、トレードオフの関係が存在する。このため、上記構成によれば、イオンの発生量を抑制することにより、イオン発生部の寿命を延ばすことができる。
【０１０９】
（８）マイクロコンピュータは、参照電圧Ｖｒｅｆおよび放電電圧Ｖｉの各々が予め定められた正常範囲内の場合、イオン発生部３を正常と判定する、イオン発生装置１００。
【０１１０】
上記構成によれば、イオン発生部の良否判定を実施することができる。これにより、正常なイオン発生部を良品と判定するとともに、異常（故障または初期不良、あるいはイオン発生部がその寿命に至ったこと）が生じたイオン発生部を不良品と判定することができる。
【０１１１】
今回開示された実施の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、特許請求の範囲によって示され、特許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。
【符号の説明】
【０１１２】
１００  イオン発生装置、１０，２０  高電圧生成回路、１  入力端子、２  ＡＣ／ＤＣ変換部、３  イオン発生部、４  クロック発振器、５  マイクロコンピュータ、５１  ＣＰＵ、５２  駆動信号生成部、５３  Ａ／Ｄコンバータ、５４  メモリ、１０１  昇圧回路、１０２，１０４  整流回路、１０３  分圧回路、１０５  電流検出回路、Ｔ  圧電トランス、Ｌ  コイル、Ｑ  トランジスタ、Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ、Ｒ１〜Ｒ６  抵抗、Ｄ１〜Ｄ４  ダイオード、Ｅｐ  正放電電極、Ｅｎ  負放電電極、Ｅｇ１，Ｅｇ２  誘導電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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