(57)【要約】【課題】  製造効率および接続信頼性が高く、製造コストの低廉なイオン発生装置を提供する。【解決手段】  本発明のイオン発生装置は、入力電圧を昇圧する手段を内部に有する筐体と、昇圧した電圧を予め定められた波形の駆動電圧に制御する駆動回路基板と、駆動回路基板から電力の供給を受けて空気中の水蒸気をプラズマ放電によりイオン化するイオン発生素子とを備え、駆動回路基板の接続端子と、イオン発生素子の接続端子とが、リード線を介することなく直接電気的に導通することを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を昇圧する手段を内部に有する筐体と、昇圧した電圧を予め定められた波形の駆動電圧に制御する駆動回路基板と、該駆動回路基板から電力の供給を受けて空気中の水蒸気をプラズマ放電によりイオン化するイオン発生素子とを備えるイオン発生装置であって、前記駆動回路基板の接続端子と、前記イオン発生素子の接続端子とが、リード線を介することなく直接電気的に導通するイオン発生装置。
【請求項２】
前記イオン発生素子は、前記駆動回路基板との間に発熱素子を備え、該発熱素子が、前記イオン発生素子の表面に密着する請求項１に記載のイオン発生装置。
【請求項３】
前記発熱素子は、チップ抵抗であり、該チップ抵抗の表示面が駆動回路基板の側に配向する請求項２に記載のイオン発生装置。
【請求項４】
前記イオン発生素子の接続端子と、前記駆動回路基板の接続端子とは、複数あり、前記駆動回路基板が切り欠き部を有する請求項１に記載のイオン発生装置。
【請求項５】
筐体と、駆動回路基板と、空気中の水蒸気をプラズマ放電によりイオン化するイオン発生素子とを備え、前記駆動回路基板の接続端子と、前記イオン発生素子の接続端子とが、リード線を介することなく直接電気的に導通するイオン発生装置の製造方法であって、
駆動回路基板の接続端子および／またはイオン発生素子の接続端子に予備半田を形成する工程と、
駆動回路基板の接続端子とイオン発生素子の接続端子との位置合わせをする工程と、
イオン発生素子側から加熱して前記予備半田を熔融する工程と
を備えるイオン発生装置の製造方法。
【請求項６】
筐体と、駆動回路基板と、空気中の水蒸気をプラズマ放電によりイオン化するイオン発生素子とを備え、前記駆動回路基板の接続端子と、前記イオン発生素子の接続端子とが、リード線を介することなく直接電気的に導通するイオン発生装置の製造方法であって、
駆動回路基板の接続端子を設置する位置に内径０．５ｍｍ以上のスルーホールを形成する工程と、
駆動回路基板の接続端子およびイオン発生素子の接続端子の双方に、または、イオン発生素子の接続端子に予備半田を形成する工程と、
駆動回路基板の接続端子とイオン発生素子の接続端子との位置合わせをする工程と、
熔融したハンダを前記スルーホールに流し込み、前記予備半田を熔融する工程と
を備えるイオン発生装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気清浄機などに取り付けるイオン発生装置およびその製造方法に関し、特に、平板状のイオン発生素子を有する放電方式のイオン発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、清潔で快適な居住空間を実現するための技術、特に、居住空間内の空気を清浄化する技術の開発が望まれている。このような空気の清浄化には、対象となる空気を吸い込んでフィルタに通して吐き出し、循環気流を生じさせて、この循環気流に存在する浮遊物をフィルタにより捕捉するように構成した空気清浄機が広く使用されている。
【０００３】
一方、居住空間内にイオンを放出することにより、居住空間内の空気を清浄化する空気清浄機が提案されている（特許文献１参照）。この空気清浄機は、空間へ気流を放出する通気路の中途に、プラスイオンおよびマイナスイオン、またはマイナスイオンのみを発生するイオン発生装置を配置し、イオンを空気と共に放出する構成を有している。空気中に放出されたイオンは、浮遊粒子を不活性化したり、浮遊細菌を死滅させたりするので、空間全体の清浄化効果が得られる。
【０００４】
図７は、従来のイオン発生装置の構成を示す模式図である。図７（ａ）は平面図であり、ＶＩＩＢ−ＶＩＩＢで切断した断面図を図７（ｂ）に示す。このイオン発生装置は、図７に示すように、本体部と蓋体部とからなり、筐体７４の開口部の一部を塞ぐように、平板状のイオン発生素子７１が設けられている。イオン発生素子７１は、セラミックス製であり、交流の駆動電圧を印加することによりプラスイオンおよびマイナスイオン、またはマイナスイオンのみを発生する。
【０００５】
本体部には、昇圧コイル（図示していない。）などを実装する実装領域７８と、駆動回路基板７２と、駆動回路基板７２およびイオン発生素子７１を接続する配線７７とを備えている。また、駆動回路基板７２の上には、樹脂注入口７５からウレタン樹脂などのモールド樹脂７６を充填している。被覆電線などの配線７７は、イオン発生素子７１および駆動回路基板７２の間に配され、イオン発生素子７１および駆動回路基板７２の各接続端子と半田接続している。
【特許文献１】特開２００３−４５６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このイオン発生装置では、図７に示すように、駆動回路基板７２と、イオン発生素子７１との接続に配線７７を用いているため、製造作業としては人手による半田付けの方法で行なうほかなく、作業性、作業時間および作業品質の均一化において望ましいものではない。さらに、イオン発生素子７１の片面に発熱素子７３としてチップ抵抗を取り付けているが、駆動回路の種類により抵抗値を変える必要があり、イオン発生素子単体は1種類であっても接続する回路基板の種類に合わせて複数のイオン発生素子が存在し、適合する駆動回路基板７２に適合した抵抗値のチップ抵抗を搭載したイオン発生素子７１を準備しておく必要がある。
【０００７】
本発明の課題は、イオン発生装置の製造時における作業効率および接続信頼性を高めるために、機械化が可能な製造方法およびその方法により製造したイオン発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のイオン発生装置は、入力電圧を昇圧する手段を内部に有する筐体と、昇圧した電圧を予め定められた波形の駆動電圧に制御する駆動回路基板と、駆動回路基板から電力の供給を受けて空気中の水蒸気をプラズマ放電によりイオン化するイオン発生素子とを備え、駆動回路基板の接続端子と、イオン発生素子の接続端子とが、リード線を介することなく直接電気的に導通することを特徴とする。
【０００９】
イオン発生素子は、駆動回路基板との間に発熱素子を備え、発熱素子が、イオン発生素子の表面に密着する態様が好ましい。また、発熱素子が、チップ抵抗であり、チップ抵抗の表示面が駆動回路基板の側に配向する態様が好適である。さらに、イオン発生素子の接続端子と、駆動回路基板の接続端子とが、複数ある場合には、駆動回路基板が切り欠き部を有する態様が好ましい。
【００１０】
本発明のイオン発生装置の製造方法は、上記イオン発生装置の製造方法であって、ある局面によれば、駆動回路基板の接続端子および／またはイオン発生素子の接続端子に予備半田を形成する工程と、駆動回路基板の接続端子とイオン発生素子の接続端子との位置合わせをする工程と、イオン発生素子の側から加熱して予備半田を熔融し、接続する工程とを備えることを特徴とする。加熱と同時に加圧する手段も有効である。
【００１１】
本発明のイオン発生装置の製造方法は、別の局面によれば、駆動回路基板の接続端子を設置する位置に内径０．５ｍｍ以上のスルーホールを形成する工程と、駆動回路基板の接続端子およびイオン発生素子の接続端子の双方に、または、イオン発生素子の接続端子に予備半田を形成する工程と、駆動回路基板の接続端子とイオン発生素子の接続端子との位置合わせをする工程と、熔融したハンダをスルーホールに流し込み、予備半田を熔融する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
製造効率および接続信頼性が高く、製造コストの低廉なイオン発生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（イオン発生装置）
本発明のイオン発生装置を、図１に例示する。図１（ａ）は平面図であり、ＩＢ−ＩＢで切断したときの断面図を図１（ｂ）に示す。図１に示すように、このイオン発生装置は、筐体４と、駆動回路基板２と、イオン発生素子１とを有する。筐体４は、入力電圧を昇圧する手段として、たとえば、昇圧コイル、さらには、コンデンサなど（いずれも図示していない。）を実装領域８に備え、通常、一方に開口部を有する箱形状である。電力は、コネクタを介して商用の交流電源または直流電源から供給される。
【００１４】
駆動回路基板２は、昇圧した電圧を予め定められ波形の駆動電圧に制御する。駆動回路基板２上には、イオン発生素子１に放電電力を供給する高電圧用の配線パターンを形成している。また、駆動回路基板２上に、発熱素子３を実装し、発熱素子３用の配線パターンを適切な絶縁距離を維持し、形成している。
【００１５】
イオン発生素子１は、通常、平板状であり、駆動回路基板からの電力の供給を受けて、プラズマ放電により空気中の水蒸気をイオン化する。イオン発生素子１の接続端子は、駆動回路基板２の接続端子と、たとえば、半田５などにより接続し、リード線を介することなく接続し、直接電気的に導通する。したがって、イオン発生素子と駆動回路基板を接続するための配線材料が不要であり、材料費を低減することができる。イオン発生素子の素材としては、アルミナ、結晶化ガラス、フォルステライト、ステアタイトなどのセラミックス材料、または、ポリイミド、エポキシなどの樹脂材料などが用いられる。
【００１６】
駆動回路基板２上に、矢印に示すように、イオン発生素子１を取り付けた後、駆動回路基板２を筐体４の中に嵌め込む。つぎに、筐体４の開口部側から硬化性のモールド樹脂６を流し込み、イオン発生素子１の放電面以外の部分を絶縁モールドする。このため、駆動回路基板２とイオン発生素子１との接続部への塵埃および水分などの浸入を防止することができる。
【００１７】
図２に、駆動回路基板上に、接続端子、発熱素子および配線パターンを形成した本発明のイオン発生装置を例示する。図２（ａ）は平面図であり、ＩＩＢ-ＩＩＢで切断したときの断面図を図２（ｂ）に示す。図２に示す例では、駆動回路基板２２上に、接続端子２７ａ，２７ｂと、接続端子２７ａ，２７ｂを介してイオン発生素子２１の接続端子２１ａ，２１ｂに高電力を供給する高電圧用配線パターン２７ｃ，２７ｄを有する。また、駆動回路基板２２の上には、発熱素子２３ａと、発熱素子２３ａと連結する発熱素子用配線パターン２３ｂ，２３ｃを形成している。実装領域２８には、図１に示す例と同様に、昇圧コイル（図示していない。）などが実装されている。
【００１８】
図３は、発熱素子としてチップ抵抗３３を用い、駆動回路基板３２の基板側端子３７上に、接着剤３８を介して、チップ抵抗３３を実装したときの態様を示す。チップ抵抗３３などの発熱素子は、熱伝導性を高める点で、イオン発生素子の表面に密着する態様が好ましい。図３（ａ）は、チップ抵抗３３の表示面３３ａが駆動回路基板３２の側に配向する例を示し、図３（ｂ）は、表示面３３ａが、この後、上部から取り付けるイオン発生素子（図示していない。）の側に配向する例を示す。図３（ａ）に示すように、チップ抵抗３３の表示面３３ａであるオーバーコートガラス面を、駆動回路基板３２の側に配向させて実装することにより、イオン発生素子と接触する面の平面性が良くなるので、チップ抵抗３３からの熱が伝わりやすくなる。
【００１９】
かかる態様により、電源電圧の種類により異なる発熱素子を駆動回路基板に同時に実装することができる。イオン発生素子は単一の種類を準備して接続するだけでよいので、材料手配などの業務が簡略化できる。駆動回路基板は、通常、電源電圧などにより一部の部品が異なるので、種類毎の発熱素子を実装することは、デメリットとならない。一方、図３（ｂ）に示すように、表示面３３ａが、イオン発生素子に向かって、上部に配向する態様においては、チップ抵抗３３の品種などが記載されている表示面３３ａを、実装後に視認することができる点で好ましい。
【００２０】
図６に、駆動回路基板６２が切欠き部６９を有する態様を例示する。図６に示す例では、イオン発生素子６１を取り付ける駆動回路基板６２は、高電圧用配線パターン６７ｃ，６７ｄおよび発熱素子用配線パターン６３ｂ，６３ｃとともに、切欠き部６９（６９ａ，６９ｂ）を有する。このようにイオン発生素子６１の接続端子と駆動回路基板６２の接続端子とが複数からなる場合には、駆動回路基板６２が切り欠き部６９を有する態様が好ましい。特に、接続端子６７ａ，６７ｂ同士の距離が大きいときは、イオン発生素子６１と駆動回路基板６２の材質差に基く熱膨張係数の差により、接続端子６７ａ，６７ｂに応力が発生し、接続信頼性を低下させる傾向がある。かかる場合においても、駆動回路基板６２の一部に切り欠き部６９を設けることにより、発生する応力を緩和して接続信頼性を高めることができる。
【００２１】
図６に示す例では、発熱素子６３ａが接続端子６７ａ，６７ｂの中央に位置しているため、切欠き部６９（６９ａ，６９ｂ）を２つに分けているが、切欠き部を一つとする構成でも有効である。また、平面形状がおよそ長方形である発熱素子６３ａの向きを９０度回転して配置する場合には、切り欠き部の大きさを図６に示す例よりもさらに大きくすることができるため、熱により発生する応力のさらなる緩和が可能である。
【００２２】
（イオン発生装置の製造方法）
本発明のイオン発生装置の製造方法は、上記のイオン発生装置の製造方法であり、まず、駆動回路基板の接続端子とイオン発生素子の接続端子のいづれか一方、または両方に予備半田を形成しておく。予め、駆動回路基板の接続端子パターンと、イオン発生素子の接続端子パターンのピッチを合致するように設計するのが好ましい。つぎに、駆動回路基板の接続端子とイオン発生素子の接続端子との位置合せをする。その後、加熱機能を持つ装置により、イオン発生素子の側から加熱し、接続端子の予備半田を熔融することにより半田接続を行なう。
【００２３】
本発明においては、イオン発生素子の接続端子と、駆動回路基板の接続端子とを直接導通させるため、リード線で接続する態様と比較して、配線材料が不要となり、接続の回数が減り、製造工程数を低減することができる。また、イオン発生素子と駆動回路基板との接続を、人手による半田付け作業で行なっていた従来の製造方法と比較して、本発明の製造方法によれば、機械による接続が可能となり、製造効率および品質の均一化を図ることができる。
【００２４】
図４に、本発明のイオン発生装置の製造方法を具体的に例示する。イオン発生素子４１の接続端子と駆動回路基板４２の接続端子に予備半田を形成する。つぎに、イオン発生素子４１と駆動回路基板４２における各々の接続端子が重なるように、バックアップツール４０ｂにより位置合せを行なう。その後、加圧および加熱ツール４０ａとバックアップツール４０ｂの間に挟み、矢印に示すように圧力をかけながら、加圧および加熱ツール４０ａにより、イオン発生素子４１の側から加熱する。加熱は、イオン発生素子４１の特性変化を避けながら、接続端子部分の半田が溶ける温度まで加熱し、電気的に導通させる。
【００２５】
図４（ａ）に示すように、イオン発生素子４１と駆動回路基板４２を加圧および加熱ツール４０ａとバックアップツール４０ｂの間に挟む場合に、たとえば、シリコンゴムなどからなる耐熱性の保護シート４０ｃ，４０ｄを合わせて挟み込んでおくと、イオン発生素子４１と駆動回路基板４２を汚れ付着や傷などから保護することができるので好ましい。
【００２６】
さらに、図４（ｂ）に示すように、予め駆動回路基板４２の接続端子部にチップ抵抗４３の厚さと同程度の径の導電性金属ボール４４を半田付けしておくことで、図４（ｃ）に示すように、接続時のイオン発生素子４１の傾きのばらつきを抑制することができる。
【００２７】
本発明のイオン発生装置の製造方法では、別の局面によれば、図５に示すように、駆動回路基板５２の接続端子５２ａ，５２ｂを設置する位置に内径０．５ｍｍ以上のスルーホールを形成しておく。つぎに、たとえば、保護シート５０ｃを介して、台座５０ａ上で、駆動回路基板５２の接続端子５２ａ，５２ｂとイオン発生素子５１の接続端子の両方、またはイオン発生素子５１の接続端子に予備半田を形成する。つづいて、発熱素子５３などを配設した駆動回路基板５２とイオン発生素子５１の接続端子の位置合わせを行なう。その後、駆動回路基板５２のスルーホールに、接続面の反対側より熔融した半田を流し込みながら、イオン発生素子５１の接続端子上の予備半田を溶かし、半田接続を行なう。熔融した半田の流し込みは、たとえば、図５に示すように、糸半田５４と半田ごて５５により行なうことができる。
【００２８】
本発明によれば、機械設備がない場合でも、イオン発生装置の品質の均一化、配線材料の不要化および接続回数の減少などにより、コストダウンを図ることができる。この態様においても、駆動回路基板５２の接続端子パターンとイオン発生素子５１の接続端子パターンのピッチは予め合致するように設計しておくことが望ましい。また、駆動回路基板５２に形成するスルーホールの内径は、作業性を向上する点で、２．０ｍｍ以上が好ましい。
【００２９】
今回開示された実施の形態および実施例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。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
製造コストが低廉で、接続信頼性の高いイオン発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のイオン発生装置の構造を示す模式図である。
【図２】駆動回路基板上に、接続端子、発熱素子および配線パターンを形成した本発明のイオン発生装置の構造を示す模式図である。
【図３】本発明において、発熱素子であるチップ抵抗の駆動回路基板上での実装方法を示す模式図である。
【図４】本発明のイオン発生装置の製造方法を示す模式図である。
【図５】本発明のイオン発生装置の製造方法を示す模式図である。
【図６】駆動回路基板が切欠き部を有する本発明のイオン発生装置の構造を示す模式図である。
【図７】従来のイオン発生装置の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１，２１  イオン発生素子、２，２２，３２  駆動回路基板、３，２３ａ  発熱素子、４  筐体、５  半田、３３  チップ抵抗、３３ａ  表示面、６９  切欠き部。
【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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