(57)【要約】【課題】装置の過度な大型化を抑制する。【解決手段】電流制御装置３は、第１、第２スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、定電圧制御回路３０と、定電流制御回路４０とを備える。定電流制御回路４０は、第１電源部１０と、高電圧トランスの二次巻線に電気的に接続された第１端と、第１電源部に電気的に接続された第２端とを有する第１抵抗素子Ｒｄと、第２電圧を生成する第２電源部４１と、第１抵抗素子の第１端に電気的に接続された第３制御端子と、第２スイッチング素子の第２制御端子に電気的に接続された第１スイッチ端子と、第２電源部に電気的に接続された第２スイッチ端子とを有する第３スイッチング素子４２とを含む。第３スイッチング素子は、第２スイッチ端子と第３制御端子との間の端子間電圧が所定の閾値電圧以上になると、第１スイッチ端子と第２スイッチ端子との間がオンになるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次巻線及び二次巻線を有する高電圧トランスの前記二次巻線に電気的に接続された負荷に流れる負荷電流を制御する電流制御装置であって、
第１制御端子を有し、前記第１制御端子に供給される電気信号に応じて前記高電圧トランスの一次巻線に流れる電流をオンオフする第１スイッチング素子と、
第２制御端子を有し、前記第２制御端子に電気信号が供給されると、前記第１スイッチング素子の第１制御端子に供給される電気信号を制限する第２スイッチング素子と、
前記第２スイッチング素子の制御端子に供給する電気信号を制御して、前記高電圧トランスの二次巻線に発生する高電圧を一定値に制御する定電圧制御回路と、
前記第２スイッチング素子の第２制御端子に供給する電気信号を制御して、前記負荷電流を制御する定電流制御回路と、
を備え、
前記定電流制御回路は、
第１電圧を生成する第１電源部と、
前記高電圧トランスの二次巻線に電気的に接続された第１端と、前記第１電源部に電気的に接続された第２端とを有する第１抵抗素子と、
第２電圧を生成する第２電源部と、
前記第１抵抗素子の第１端に電気的に接続された第３制御端子と、前記第２スイッチング素子の第２制御端子に電気的に接続された第１スイッチ端子と、前記第２電源部に電気的に接続された第２スイッチ端子とを有する第３スイッチング素子と、
を含み、
前記第３スイッチング素子は、前記第２スイッチ端子と前記第３制御端子との間の端子間電圧が所定の閾値電圧以上になると、前記第１スイッチ端子と前記第２スイッチ端子との間がオンになるように構成されていることを特徴とする電流制御装置。
【請求項２】
前記定電流制御回路は、前記第１抵抗素子の第２端と前記第１電源部との間に電気的に接続され、前記第１抵抗素子の第２端に発生する電圧値を安定化する第３電源部をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の電流制御装置。
【請求項３】
前記第３電源部は、ツェナーダイオードと第２抵抗素子とを含み、
前記ツェナーダイオードは、前記第１抵抗素子の第２端に電気的に接続されたカソードと、接地されたアノードとを有し、
前記第２抵抗素子は、前記第１抵抗素子の第２端及び前記ツェナーダイオードのカソードに電気的に接続された第１端と、前記第１電源部に電気的に接続された第２端とを有することを特徴とする請求項２記載の電流制御装置。
【請求項４】
前記高電圧トランスは、ベース巻線をさらに有し、
前記定電圧制御回路は、前記高電圧トランスのベース巻線の誘起電圧を取得し、前記ベース巻線の誘起電圧が増大すると前記第２スイッチング素子の制御端子に供給する電気信号を上昇させ、前記ベース巻線の誘起電圧が低下すると前記第２スイッチング素子の制御端子に供給する電気信号を低下させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電流制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電流制御装置と、
前記高電圧トランスと、
前記高電圧トランスの二次巻線に電気的に接続された前記負荷と、
を備え、
前記負荷は、前記高電圧トランスの二次巻線に電気的に接続された放電電極と、前記放電電極に対向して設けられた対向電極とを含むことを特徴とする有効成分発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流制御装置及び当該電流制御装置を備える有効成分発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＯＨラジカルなどの有効成分を発生する有効成分発生装置の一例として、静電霧化装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の静電霧化装置では、放電電極に電気的に接続されているペルチェ素子に電流を流すことにより放電電極を結露させる。そして、結露した放電電極に高電圧を印加することにより、放電電極の結露水を霧化させるようになっている。
【０００３】
放電電極の結露水は、放電電極と対向している対向電極に向かってテーラコーンを形成する。その際に、放電電極と対向電極との間を負荷とする負荷電流が流れる。この負荷電流により、ＯＨラジカル及びオゾンが発生する。ＯＨラジカル及びオゾンの発生量は、放電電極に印加される高電圧が一定の場合、負荷電流の値に依存する。一方、ＯＨラジカル及びオゾンの発生量は、規定値以下に収まるように制御することが求められている。
【０００４】
したがって、負荷電流が一定の値に維持されるように制御することが必要となる。特許文献１に記載の静電霧化装置では、電流制御が容易であることから、オペアンプ及びコンパレータを備える電流制御装置が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００７／１４２０２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電流制御装置にオペアンプ及びコンパレータを使用すると、電流制御は容易になるものの、オペアンプ及びコンパレータの周辺回路として、抵抗素子及びコンデンサなどの電子部品が必要となる。このため、電流制御装置を構成する部品点数が増大する。その結果、電流制御装置が大型になる。しかしながら、電流制御装置の過度な大型化は、有効成分発生装置が組み込まれる商品の大きさ又はデザインなどを制約する可能性があるため、好ましくない。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、装置の過度な大型化を抑制する電流制御装置及び当該電流制御装置を備える有効成分発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面に係る電流制御装置は、一次巻線及び二次巻線を有する高電圧トランスの前記二次巻線に電気的に接続された負荷に流れる負荷電流を制御する電流制御装置であって、第１制御端子を有し、前記第１制御端子に供給される電気信号に応じて前記高電圧トランスの一次巻線に流れる電流をオンオフする第１スイッチング素子と、第２制御端子を有し、前記第２制御端子に電気信号が供給されると、前記第１スイッチング素子の第１制御端子に供給される電気信号を制限する第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の制御端子に供給する電気信号を制御して、前記高電圧トランスの二次巻線に発生する高電圧を一定値に制御する定電圧制御回路と、前記第２スイッチング素子の第２制御端子に供給する電気信号を制御して、前記負荷電流を制御する定電流制御回路と、を備え、前記定電流制御回路は、第１電圧を生成する第１電源部と、前記高電圧トランスの二次巻線に電気的に接続された第１端と、前記第１電源部に電気的に接続された第２端とを有する第１抵抗素子と、第２電圧を生成する第２電源部と、前記第１抵抗素子の第１端に電気的に接続された第３制御端子と、前記第２スイッチング素子の第２制御端子に電気的に接続された第１スイッチ端子と、前記第２電源部に電気的に接続された第２スイッチ端子とを有する第３スイッチング素子と、を含み、前記第３スイッチング素子は、前記第２スイッチ端子と前記第３制御端子との間の端子間電圧が所定の閾値電圧以上になると、前記第１スイッチ端子と前記第２スイッチ端子との間がオンになるように構成されている。
【０００９】
この構成によれば、第１スイッチング素子により高電圧トランスの一次巻線に流れる電流がオンオフされると、高電圧トランスの二次巻線に高電圧が誘起される。定電圧制御回路は、第２スイッチング素子の制御端子に供給する電気信号を制御して、高電圧トランスの二次巻線に発生する高電圧を一定値に制御する。したがって、高電圧トランスの二次巻線に電気的に接続された負荷に、一定値の高電圧が印加される。
【００１０】
高電圧トランスの二次巻線に負荷が電気的に接続されると、第１抵抗素子及び二次巻線を介して、第１電源部から負荷に、負荷電流が供給される。このとき、第１抵抗素子の第１端、つまり第３スイッチング素子の第３制御端子には、第１電源部により生成される第１電圧から第１抵抗素子の抵抗分だけ降下した降下電圧が発生する。この降下電圧は、負荷電流が増大するにつれて低下する。
【００１１】
一方、第３スイッチング素子の第２スイッチ端子には、第２電源部により生成された第２電圧が印加されている。したがって、降下電圧が低下すると、第２スイッチ端子と第３制御端子との間の端子間電圧が増大する。この端子間電圧が、負荷電流の増大による降下電圧の低下によって、所定の閾値電圧以上になると、第１スイッチ端子と第２スイッチ端子との間がオンにされる。
【００１２】
第１スイッチ端子は、第２スイッチング素子の第２制御端子に電気的に接続されている。このため、第１スイッチ端子と第２スイッチ端子との間がオンにされると、第２電源部から、第１スイッチ端子と第２スイッチ端子とを介して、第２スイッチング素子の第２制御端子に、電気信号が供給される。すると、第１スイッチング素子の第１制御端子に供給される電気信号が制限される。したがって、第１スイッチング素子のオンオフが制限される。このため、高電圧トランスの二次巻線に誘起される電圧値が制限される。すると、負荷電流の増大が抑制される。
【００１３】
以上の動作により、第１電源部から負荷に供給される負荷電流が増大した場合でも、負荷電流の電流値は、端子間電圧が閾値電圧に達する時の値に制限されることになる。その結果、オペアンプ及びコンパレータを使用しない構成で、負荷電流を一定の値に制限することが可能になる。よって、部品点数の過度な増大が抑制できるため、装置の過度な大型化を抑制することができる。
【００１４】
なお、第１スイッチング素子の第１制御端子に供給される電気信号は、第１スイッチング素子が、バイポーラトランジスタなどの電流制御素子であれば電流であり、第１スイッチング素子が、電界効果トランジスタなどの電圧制御素子であれば電圧である。第２スイッチング素子の第２制御端子に供給される電気信号も同様である。
【００１５】
上記の電流制御装置において、前記定電流制御回路は、前記第１抵抗素子の第２端と前記第１電源部との間に電気的に接続され、前記第１抵抗素子の第２端に発生する電圧値を安定化する第３電源部をさらに含むとしてもよい。
【００１６】
この構成によれば、第３電源部によって、第１抵抗素子の第２端に発生する電圧値が安定化される。したがって、第１電源部の電圧がばらついた場合でも、第１抵抗素子の第１端、つまり第３スイッチング素子の第３制御端子に発生する降下電圧がばらつかない。その結果、第１電源部の電圧がばらついた場合でも、負荷電流は、ばらつくことなく一定の値に制御される。
【００１７】
上記の電流制御装置において、前記第３電源部は、ツェナーダイオードと第２抵抗素子とを含み、前記ツェナーダイオードは、前記第１抵抗素子の第２端に電気的に接続されたカソードと、接地されたアノードとを有し、前記第２抵抗素子は、前記第１抵抗素子の第２端及び前記ツェナーダイオードのカソードに電気的に接続された第１端と、前記第１電源部に電気的に接続された第２端とを有するとしてもよい。
【００１８】
この構成によれば、ツェナーダイオードのアノードは接地され、ツェナーダイオードのカソードは、第２抵抗素子を介して第１電源部に電気的に接続されている。したがって、第１電源部の電圧がばらついた場合でも、第１抵抗素子の第２端は、ツェナーダイオードのツェナー電圧に維持される。このため、第１電源部の電圧がばらついた場合でも、第１抵抗素子の第１端、つまり第３スイッチング素子の第３制御端子に発生する降下電圧がばらつかない。その結果、第１電源部の電圧がばらついた場合でも、負荷電流は、ばらつくことなく一定の値に制御される。
【００１９】
上記の電流制御装置において、前記高電圧トランスは、ベース巻線をさらに有し、前記定電圧制御回路は、前記高電圧トランスのベース巻線の誘起電圧を取得し、前記ベース巻線の誘起電圧が増大すると前記第２スイッチング素子の制御端子に供給する電気信号を上昇させ、前記ベース巻線の誘起電圧が低下すると前記第２スイッチング素子の制御端子に供給する電気信号を低下させるとしてもよい。
【００２０】
この構成によれば、定電圧制御回路は、高電圧トランスのベース巻線の誘起電圧を取得する。定電圧制御回路は、ベース巻線の誘起電圧が増大すると第２スイッチング素子の制御端子に供給する電気信号を上昇させる。定電圧制御回路は、ベース巻線の誘起電圧が低下すると第２スイッチング素子の制御端子に供給する電気信号を低下させる。高電圧トランスが有するベース巻線には、二次巻線の誘起電圧に応じた電圧が誘起される。したがって、第２スイッチング素子の制御端子に供給される電気信号が上昇すると、第１スイッチング素子のオフが早くなるため、二次巻線の誘起電圧が低下する。一方、第２スイッチング素子の制御端子に供給される電気信号が低下すると、第１スイッチング素子のオフが遅くなるため、二次巻線の誘起電圧が上昇する。その結果、定電圧制御回路によって、二次巻線の誘起電圧を一定の値に制御することが可能になる。
【００２１】
本発明の一局面に係る有効成分発生装置は、上記の電流制御装置と、前記高電圧トランスと、前記高電圧トランスの二次巻線に電気的に接続された前記負荷と、を備え、前記負荷は、前記高電圧トランスの二次巻線に電気的に接続された放電電極と、前記放電電極に対向して設けられた対向電極とを含む。
【００２２】
この構成によれば、上記の電流制御装置と同様に、第１電源部から負荷に供給される負荷電流が増大した場合でも、負荷電流の電流値は、端子間電圧が閾値電圧に達する時の値に制限されることになる。その結果、オペアンプ及びコンパレータを使用しない構成で、放電電極及び対向電極を含む負荷に供給される負荷電流を一定の値に制限することが可能になる。よって、部品点数の過度な増大が抑制できるため、有効成分発生装置の過度な大型化を抑制することができる。その結果、有効成分発生装置が組み込まれる商品の設計を過度に制約するのを回避できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、オペアンプ及びコンパレータを使用しないため、装置の過度な大型化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態の有効成分発生装置を概略的に示す回路図である。
【図２】高電圧トランスの出力電圧電流特性を概略的に示す図である。
【図３】第２実施形態の有効成分発生装置を概略的に示す回路図である。
【図４】入力電圧がばらついた場合の高電圧トランスの出力電圧電流特性を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の有効成分発生装置を概略的に示す回路図である。図１に示される第１実施形態の有効成分発生装置１は、高電圧トランス２と、電流制御装置３と、ダイオードＤ１と、負荷５０とを備える。電流制御装置３は、直流電源１０と、抵抗素子２１，２２と、トランジスタＱ１，Ｑ２と、定電圧制御回路３０と、定電流制御回路４０とを備える。高電圧トランス２は、一次巻線Ｌ１と、二次巻線Ｌ２と、ベース巻線Ｌ３とを有する。
【００２７】
直流電源１０は、入力電圧Ｖｉｎを生成する。直流電源１０とグランドとは、高電圧トランス２の一次巻線Ｌ１とトランジスタＱ１との直列回路を介して電気的に接続されている。トランジスタＱ１のコレクタは、高電圧トランス２の一次巻線Ｌ１に電気的に接続され、トランジスタＱ１のエミッタは、接地されている。
【００２８】
直流電源１０は、商用電源に電気的に接続されたＡＣ−ＤＣコンバータを含んでもよい。代替的に、直流電源１０は、電池を含んでもよい。直流電源１０は、直流の入力電圧Ｖｉｎを生成するものであればよい。トランジスタＱ１は、図１に示される第１実施形態では、バイポーラトランジスタで構成されている。代替的に、トランジスタＱ１は、パワーＭＯＳ−ＦＥＴ又はＩＧＢＴなどの素子で構成されてもよい。トランジスタＱ１は、大電力をスイッチングできるものであればよい。
【００２９】
直流電源１０とトランジスタＱ１のベースとは、抵抗素子２１を介して電気的に接続されている。トランジスタＱ１のベースとグランドとは、抵抗素子２２と高電圧トランス２のベース巻線Ｌ３との直列回路を介して電気的に接続されている。トランジスタＱ１のベースには、トランジスタＱ２のコレクタが電気的に接続されている。トランジスタＱ２のエミッタは接地されている。トランジスタＱ２のベースは、定電圧制御回路３０及び定電流制御回路４０に電気的に接続されている。
【００３０】
高電圧トランス２の二次巻線Ｌ２には、ダイオードＤ１を介して負荷５０が電気的に接続されている。すなわち、高電圧トランス２の二次巻線Ｌ２には、ダイオードＤ１のアノードが電気的に接続され、ダイオードＤ１のカソードには、負荷５０が電気的に接続されている。負荷５０は、放電電極５１と、対向電極５２とを有する。放電電極５１は、ダイオードＤ１のカソードに電気的に接続されている。対向電極５２は、放電電極５１に対向して設けられ、接地されている。
【００３１】
電流制御装置３は、自励式フライバック・コンバータで構成されている。まず、電流制御装置３の動作が概略的に説明される。
【００３２】
直流電源１０から抵抗素子２１を介して供給されるベース電流Ｉｂによって、トランジスタＱ１はオンにされる。トランジスタＱ１のオンによって、直流電源１０から高電圧トランス２の一次巻線Ｌ１に電流が流れる。すると、直流電源１０からトランジスタＱ１にベース電流Ｉｂが流れなくなるため、トランジスタＱ１がオフになる。トランジスタＱ１のオフにより一次巻線Ｌ１に電流が流れなくなる。
【００３３】
一次巻線Ｌ１に供給される電流のオンオフによって、二次巻線Ｌ２及びベース巻線Ｌ３に電圧が誘起される。すると、ベース巻線Ｌ３の誘起電圧によって、抵抗素子２２を介してトランジスタＱ１にベース電流Ｉｂが流れる。このため、再びトランジスタＱ１がオンにされる。
【００３４】
このように、最初は、抵抗素子２１を介して直流電源１０から供給されるベース電流ＩｂによってトランジスタＱ１がオンにされる。その後は、一次巻線Ｌ１に供給される電流のオンオフによりベース巻線Ｌ３に誘起される交流電圧によって、トランジスタＱ１へのベース電流Ｉｂの供給の有無が繰り返される。これによって、トランジスタＱ１のオンオフが繰り返される。
【００３５】
このようにトランジスタＱ１のオンオフが繰り返されることにより、高電圧トランス２の二次巻線Ｌ２に高電圧が誘起される。二次巻線Ｌ２に誘起された高電圧は、ダイオードＤ１によって整流され、放電電極５１と対向電極５２との間に印加される。
【００３６】
次に、定電圧制御回路３０の構成が説明される。定電圧制御回路３０は、端子３１と、端子３２とを有する。端子３１は、高電圧トランス２のベース巻線Ｌ３と抵抗素子２２との接続点に電気的に接続されている。端子３２は、トランジスタＱ２のベースに電気的に接続されている。定電圧制御回路３０は、端子３１を介してベース巻線Ｌ３に誘起される交流電圧を取得する。定電圧制御回路３０は、ベース巻線Ｌ３に誘起される交流電圧に基づき、端子３２からトランジスタＱ２のベースに供給するベース電流を制御して、高電圧トランス２の二次巻線Ｌ２に誘起される高電圧を一定値に制御する。
【００３７】
次に、定電流制御回路４０の構成が説明される。定電流制御回路４０は、直流電源１０と、基準電源４１と、Ｐチャネルの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）４２と、抵抗素子Ｒｄとを有する。なお、図１では、図示の簡略化のために、直流電源１０は２箇所に記載されているが、第１実施形態では、電流制御装置３は、実際の電源としては、１個の直流電源１０を備える。
【００３８】
基準電源４１は、予め定められた基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。基準電源４１は、一定電圧を生成する三端子レギュレータを含んでもよい。代替的に、基準電源４１は、電池を含んでもよい。基準電源４１は、予め定められた基準電圧Ｖｒｅｆを生成するものであればよい。ＦＥＴ４２は、Ｐチャネルに限られず、Ｎチャネルを用いてもよい。また、ＦＥＴに代えて、他のトランジスタを用いてもよい。
【００３９】
ＦＥＴ４２のゲートは、抵抗素子Ｒｄの第１端及び高電圧トランス２の二次巻線Ｌ２に電気的に接続されている。ＦＥＴ４２のソースは、基準電源４１に電気的に接続されている。ＦＥＴ４２のドレインは、トランジスタＱ２のベースに電気的に接続されている。抵抗素子Ｒｄの第２端は、直流電源１０に電気的に接続されている。
【００４０】
本実施形態において、トランジスタＱ１は、第１スイッチング素子の一例に相当し、トランジスタＱ１のベースは、第１制御端子の一例に相当する。本実施形態において、トランジスタＱ２は、第２スイッチング素子の一例に相当し、トランジスタＱ２のベースは、第２制御端子の一例に相当する。本実施形態において、抵抗素子Ｒｄは、第１抵抗素子の一例に相当する。本実施形態において、直流電源１０は、第１電源部の一例に相当し、入力電圧Ｖｉｎは、第１電圧の一例に相当する。本実施形態において、基準電源４１は、第２電源部の一例に相当し、基準電圧Ｖｒｅｆは、第２電圧の一例に相当する。本実施形態において、ＦＥＴ４２は、第３スイッチング素子の一例に相当し、ＦＥＴ４２のゲートは、第３制御端子の一例に相当し、ＦＥＴ４２のドレインは、第１スイッチ端子の一例に相当し、ＦＥＴ４２のソースは、第２スイッチ端子の一例に相当する。
【００４１】
図２は、高電圧トランス２の出力電圧電流特性を概略的に示す図である。図１、図２を用いて、定電圧制御回路３０及び定電流制御回路４０の動作が説明される。
【００４２】
まず、定電圧制御回路３０の動作が説明される。ベース巻線Ｌ３に誘起される交流電圧の振幅が増大すると、定電圧制御回路３０は、トランジスタＱ２のベースに供給するベース電流の電流値を上昇させる。これによって、トランジスタＱ１のベース電流Ｉｂが制限されるため、トランジスタＱ１のオフが早くなる。その結果、高電圧トランス２の二次巻線Ｌ２に誘起される電圧が低下する。
【００４３】
一方、ベース巻線Ｌ３に誘起される交流電圧の振幅が低下すると、定電圧制御回路３０は、トランジスタＱ２のベースに供給するベース電流の電流値を低下させる。これによって、トランジスタＱ１のベース電流Ｉｂが制限されないため、トランジスタＱ１のオフが遅くなる。その結果、高電圧トランス２の二次巻線Ｌ２に誘起される電圧が上昇する。
【００４４】
以上のような定電圧制御回路３０の動作によって、高電圧トランス２の二次巻線Ｌ２に誘起される高電圧が、図２に示されるように、一定の電圧値Ｖｈに維持される。したがって、放電電極５１に印加される高電圧が一定であるため、上述のように、ＯＨラジカル及びオゾンの発生量は、負荷電流Ｉｄの値に依存する。
【００４５】
次に、定電流制御回路４０の動作が説明される。高電圧トランス２の二次巻線Ｌ２に負荷５０が接続されると、直流電源１０から抵抗素子Ｒｄを通り、高電圧トランス２の二次巻線Ｌ２に向かって負荷電流Ｉｄが流れる。このとき、入力電圧Ｖｉｎから抵抗素子Ｒｄの抵抗分だけ電圧降下した降下電圧Ｖｄが、ＦＥＴ４２のゲートに発生する。負荷電流Ｉｄの電流値が増大すると、降下電圧Ｖｄは低下する。一方、ＦＥＴ４２のソースは、基準電源４１により生成される基準電圧Ｖｒｅｆで固定されている。このため、負荷電流Ｉｄの電流値が増大すると、基準電圧Ｖｒｅｆと降下電圧Ｖｄとの差（ＦＥＴ４２のゲート−ソース間電圧）は、増大する。
【００４６】
そして、ＦＥＴ４２のゲート−ソース間電圧（端子間電圧の一例に相当）が、ＦＥＴ４２の閾値電圧Ｖｔｈに達すると、ＦＥＴ４２がオンにされる。言い換えると、（Ｖｒｅｆ−Ｖｄ）≧Ｖｔｈになると、ＦＥＴ４２がオンにされる。ＦＥＴ４２がオンにされると、トランジスタＱ２のベースに基準電源４１からベース電流が供給されて、トランジスタＱ２がオンにされる。トランジスタＱ２がオンにされると、トランジスタＱ１のベース電流Ｉｂが制限される。これによって、高電圧トランス２の二次巻線Ｌ２に誘起される高電圧が、さらに制限される。その結果、図２に示されるように、高電圧トランス２の二次巻線Ｌ２に供給される負荷電流Ｉｄが、一定の電流値Ｉｈに制限される。
【００４７】
図２において、領域Ａ１は、高電圧トランス２の出力電圧が定電圧制御回路３０によって電圧値Ｖｈに制御される領域である。領域Ａ１では、負荷電流Ｉｄは増大している。領域Ａ２は、高電圧トランス２の二次巻線Ｌ２に供給される負荷電流Ｉｄが、定電流制御回路４０によって電流値Ｉｈに制限される領域である。負荷電流Ｉｄが電流値Ｉｈを超えようとすると、高電圧トランス２の出力電圧が、電圧値Ｖｈから低下する。
【００４８】
以上のように、第１実施形態の有効成分発生装置１によれば、定電圧制御回路３０によって、高電圧トランス２の出力電圧を電圧値Ｖｈに制限することができる。このため、放電電極５１に印加される高電圧Ｖｈが一定値になる。したがって、ＯＨラジカル及びオゾンの発生量は、負荷電流Ｉｄの値に依存する。
【００４９】
また、第１実施形態の有効成分発生装置１によれば、高電圧トランス２の二次巻線Ｌ２に供給される負荷電流Ｉｄを電流値Ｉｈに制限することができる。その結果、第１実施形態によれば、オペアンプ及びコンパレータを使用せずに、簡易な回路構成で、高電圧トランス２の二次巻線Ｌ２に供給される負荷電流Ｉｄを、一定の電流値Ｉｈに制御することができる。このため、ＯＨラジカル及びオゾンの発生量を規定値以下に収まるように制御することができる。
【００５０】
なお、負荷電流Ｉｄを制限する目標となる電流値Ｉｈに応じて、基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値、入力電圧Ｖｉｎの電圧値、抵抗素子Ｒｄの抵抗値などを予め決めておけばよい。
【００５１】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態の有効成分発生装置１ａを概略的に示す回路図である。図４は、入力電圧Ｖｉｎがばらついた場合の高電圧トランス２の出力電圧電流特性を概略的に示す図である。第２実施形態では、第１実施形態と同様の要素に対して、同様の符号が割り当てられている。以下、第１実施形態との相違点を中心に、第２実施形態の有効成分発生装置が説明される。
【００５２】
図３に示される第２実施形態の有効成分発生装置１ａは、高電圧トランス２と、電流制御装置３ａと、ダイオードＤ１と、負荷５０とを備える。電流制御装置３ａは、直流電源１０と、抵抗素子２１，２２と、トランジスタＱ１，Ｑ２と、定電圧制御回路３０と、定電流制御回路４０ａとを備える。
【００５３】
図３に示される定電流制御回路４０ａは、直流電源１０と、基準電源４１と、ＦＥＴ４２と、抵抗素子Ｒｄ，Ｒｚと、ツェナーダイオードＺｄとを有する。ＦＥＴ４２のゲートは、抵抗素子Ｒｄの第１端及び高電圧トランス２の二次巻線Ｌ２に電気的に接続されている。ＦＥＴ４２のソースは、基準電源４１に電気的に接続されている。ＦＥＴ４２のドレインは、トランジスタＱ２のベースに電気的に接続されている。
【００５４】
直流電源１０とグランドとは、抵抗素子ＲｚとツェナーダイオードＺｄとの直列回路を介して電気的に接続されている。すなわち、ツェナーダイオードＺｄのアノードは接地され、ツェナーダイオードＺｄのカソードは抵抗素子Ｒｚの第１端に電気的に接続され、抵抗素子Ｒｚの第２端は直流電源１０に電気的に接続されている。また、抵抗素子Ｒｚの第１端は、抵抗素子Ｒｄの第２端に電気的に接続されている。本実施形態において、抵抗素子Ｒｚ及びツェナーダイオードＺｄは、第３電源部の一例を構成する。抵抗素子Ｒｚは、第２抵抗素子の一例に相当する。
【００５５】
次に、第２実施形態の有効成分発生装置１ａの動作が、第１実施形態の有効成分発生装置１と比較して説明される。図１に示される第１実施形態の有効成分発生装置１において、直流電源１０で生成される入力電圧Ｖｉｎがばらつくと、抵抗素子Ｒｄの電圧降下によって発生する降下電圧Ｖｄがばらつく。このため、（Ｖｒｅｆ−Ｖｄ）≧ＶｔｈになってＦＥＴ４２がオンにされるタイミングもばらつく。したがって、入力電圧Ｖｉｎがばらつくと、図４に示されるように、幅Ａ３の範囲で負荷電流Ｉｄがばらつく。その結果、負荷電流Ｉｄは、電流値Ｉｈ１〜Ｉｈ２の範囲でばらつくことになる。
【００５６】
これに対して、図３に示される第２実施形態の有効成分発生装置１ａでは、ツェナーダイオードＺｄのツェナー電圧Ｖｚが、負荷電流Ｉｄの電流源とされる。したがって、直流電源１０で生成される入力電圧Ｖｉｎがばらついたとしても、ツェナー電圧Ｖｚが一定のため、降下電圧Ｖｄは、ばらつかない。その結果、第２実施形態によれば、第１実施形態よりも、負荷電流Ｉｄの電流値を精度良く制御することができる。
【００５７】
（その他）
（１）上記第１、第２実施形態では、抵抗素子Ｒｄを直流電源１０に接続し、上記第２実施形態では、抵抗素子Ｒｚを直流電源１０に接続している。つまり、定電流制御回路４０，４０ａに用いる電源を、高電圧トランス２の一次巻線Ｌ１に入力する入力電圧Ｖｉｎを生成する直流電源１０と共用している。代替的に、定電流制御回路４０，４０ａに用いる電源を、直流電源１０と別の電源としてもよい。
【００５８】
（２）上記第１、第２実施形態の有効成分発生装置１，１ａは、例えば、放電電極５１と対向電極５２との間に印加される高電圧によって、ラジカルＯＨを含むイオンを発生するイオン発生装置であってもよい。代替的に、有効成分発生装置１，１ａは、例えば、放電電極５１を冷却することにより生成された結露水を、放電電極５１と対向電極５２との間に印加される高電圧によってラジカルＯＨを含むミストとして放出する静電霧化装置であってもよい。このように、有効成分発生装置１，１ａは、高電圧を利用してラジカルＯＨなどの有効成分を発生する装置であればよい。
【００５９】
（３）上記第２実施形態では、直流電源１０と抵抗素子Ｒｄとの間に、抵抗素子Ｒｚ及びツェナーダイオードＺｄを接続しているが、ツェナーダイオードＺｄを用いる構成に限られない。代替的に、例えば直流電源１０の入力電圧Ｖｉｎから一定電圧を生成する三端子レギュレータを用いてもよい。さらに代替的に、電池を用いてもよい。定電流制御回路４０ａは、直流電源１０の入力電圧Ｖｉｎのばらつきを吸収する回路又は素子を備えればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明に係る電流制御装置及び有効成分発生装置は、装置の過度な大型化を抑制することができる電流制御装置及び有効成分発生装置として有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１，１ａ  有効成分発生装置
２  高電圧トランス
３  電流制御装置
１０  直流電源
３０  定電圧制御回路
４０  定電流制御回路
４１  基準電源
４２  電界効果トランジスタ
５１  放電電極
５２  対向電極
Ｌ１  一次巻線
Ｌ２  二次巻線
Ｌ３  ベース巻線
Ｑ１，Ｑ２  トランジスタ
Ｒｄ，Ｒｚ  抵抗素子
Ｖｄ  降下電圧
Ｖｉｎ  入力電圧
Ｖｒｅｆ  基準電圧
Ｚｄ  ツェナーダイオード
【図１】
2015146686.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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