(57)【要約】【課題】イオンが一定量以上発生しているか否かを高感度に検出するイオン検出装置、及び、イオンの発生量をより精度よくしかも客観的に知ることのできるイオン測定装置を提供する。【解決手段】イオン集電板５と、少なくとも１段のトランジスタ増幅回路Ｅと、電圧比較器Ｄを含む電圧比較回路Ｃと、複数の出力手段４ｃとを備えたことを特徴とする。このイオン測定装置によれば、イオン発生の有無を高精度に検出すると共に、イオン発生量を視覚的にわかりやすく段階的に表示することができる。【選択図】　　　　図４
2004053555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン集電板（５）と、少なくとも１段のトランジスタ増幅回路及び出力手段（４ａ）を含むイオン検出回路（Ａ）と、
を含むことを特徴とするイオン検出装置。
【請求項２】
１つのイオン集電板（５）と、
マイナスイオンを検出するための少なくとも１段のトランジスタ増幅回路及び出力手段（４ａ）を含むマイナスイオン検出回路（Ａ）と、
プラスイオンを検出するための少なくとも１段のトランジスタ増幅回路及び出力手段（４ｂ）を含むプラスイオン検出回路（Ｂ）と、
を含むことを特徴とするイオン検出装置。
【請求項３】
イオン集電板（５）と、少なくとも１段のトランジスタ増幅回路（Ｅ）と、電圧比較器（Ｄ）を含む電圧比較回路（Ｃ）と、複数の出力手段（４ｃ）と、を備えていることを特徴とするイオン測定装置。
【請求項４】
前記トランジスタ増幅回路の出力（端子ｂ）は、平滑コンデンサ（Ｃ１）を介して、複数の演算増幅回路からなる電圧比較器（Ｄ）の入力段に接続されている、ことを特徴とする請求項３記載のイオン測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気清浄装置などに用いられる、マイナスイオン発生装置から放出されるイオンの量を測定するイオン測定装置等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイナスイオン又はプラスイオンがどの程度空気中に一定量以上存在しているかを簡易に測定するための手段を開示した従来技術として、登録実用新案公報第３０７９００１号がある。
【０００３】
これによると、高圧出力端子に接続された放電針の全面にイオン集電板を配置し、発生するイオンがマイナスかプラスかにより極性を反転させて並列接続された２つのダイオードのいずれか一方を通してそれぞれのダイオードに直列接続されたコンデンサーを充電し、充電量が一定量に達するとプラス又はマイナスイオンに対応したネオンランプが発光する。
【０００４】
ネオンランプの発光後はコンデンサーに蓄えられた電荷が放電するが、しばらくすると再びコンデンサーに電荷が蓄積され、充電量が一定量に達するとまたネオンランプが発光する。このようにして、イオンの量に応じてネオンランプが点滅を繰り返す。
【０００５】
このように、２つのネオンランプのうちいずれが点滅するかによってプラスイオンが発生しているのか、あるいはマイナスイオンが発生しているのかを検出し、同時に、点滅周期が短いほどイオンの量が多いことを表わすという仕組みである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の方式は、ランプの点滅周期によってイオンの発生量の多少を判断するので、発生量の微妙な差異があっても点滅周期は肉眼ではほとんど同じに見えてしまう。従って、測定結果の読みとり精度に問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、イオンが一定量以上発生しているか否かを高感度に検出するイオン検出装置、及び、イオンの発生量をより精度よくしかも客観的に知ることのできるイオン測定装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る第１のイオン検出装置は、イオン集電板（５）と、少なくとも１段のトランジスタ増幅回路及び出力手段（４ａ）を含むことを特徴とする。
【０００９】
第１のイオン検出装置によれば、イオンが一定量以上存在しているか否かをより精度よく知ることができ、従来よりも感度の高いイオン検出が可能となる。
【００１０】
本発明にかかる第２のイオン検出装置は、１つのイオン集電板５と、マイナスイオンを検出するための少なくとも１段のトランジスタ増幅回路及び出力手段４ａを含むマイナスイオン検出回路Ａと、プラスイオンを検出するための少なくとも１段のトランジスタ増幅回路及び出力手段４ｂを含むプラスイオン検出回路Ｂと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
第２のイオン検出装置によれば、上述した第１のイオン検出装置の特徴に加えて、出力手段４ａ又は４ｂのいずれが点灯するかによりマイナスイオンかプラスイオンのいずれが存在しているのかを知ることができる。
【００１２】
本発明に係るイオン測定装置は、イオン集電板５と、少なくとも１段のトランジスタ増幅回路Ｅと、電圧比較器Ｄを含む電圧比較回路Ｃと、複数の出力手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、イオンの存在の有無を感度よく検出できることに加えて、イオンの量を客観的に知ることができる。
【００１４】
上述した本発明に係るイオン測定装置において、前記トランジスタ増幅回路の出力端子ｂは平滑コンデンサＣ１を介して複数の演算増幅回路からなる電圧比較器Ｄの入力段に接続されていることが望ましい。
【００１５】
このようにすると、電圧比較器Ｄに入力される信号が平滑化されて直流入力となり、電圧比較器Ｄの動作がより安定化する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
はじめに、測定原理について説明する。
（イオン検出回路の基本原理）
図１は、本発明に係るイオン測定装置のうちのマイナスイオン検出回路を示す回路図である。同図において、波線部で囲まれた回路Ａは、マイナスイオンを検出する回路でり、トランジスタ２段のエミッタ接地トランジスタ増幅回路である。マイナスイオンがイオン集電板５によって集められると、ｐｎｐトランジスタ１ａにベース電流が流れ、抵抗２ａに大きな電流（コレクタ電流）が流れる。その結果、抵抗２ａの両端の電位差が大きくなり、ｎｐｎトランジスタ３ａに大きなベース電流が流れ、ｎｐｎトランジスタ３ａに大きなコレクタ電流が流れる。その結果、発光ダイオードなどの出力手段４ａに電流が流れ、発光する。
図１の回路中のＲ１は、トランジスタ１ａのベースに過剰な電流が流れてトランジスタ１ａが破損するのを防止する。Ｒ２は、発光ダイオードに適正な大きさの電流が流れるように電流を制限する。
【００１７】
この回路によれば、わずかなマイナスイオンであっても、トランジスタの増幅作用により、精度よく発光ダイオードなどの出力手段４ａを点灯させることができる。なお、トランジスタ増幅回路は２段に限られず、１段でもよいし、後述の実施形態に示すように、３段でもよい。あるいは、４段以上あってもよい。
【００１８】
図２は、マイナスイオン発生装置を示す図である。この装置１３は大きく分けて、高電圧発生ユニット１０と、放電電極針１１と、誘電電極１２とから構成される。高電圧発生ユニットに電源を入れると放電電極針１１からマイナスイオンが放出される。
【００１９】
（基礎実験）
抵抗２ａの抵抗値が大きいほど、発光ダイオードなどの出力手段４ａを駆動するトランジスタ３ａのベース電流が大きくなり測定感度は高くなる。そこで、抵抗２ａの値を（イ）５０ｋΩ（ロ）１００ｋΩ（ハ）２００ｋΩの３種類について、放電電極針１１の先端部とイオン集電板５との距離を１０ｃｍとしたときの先端発光ダイオードなどの出力手段４ａが点灯するマイナスイオンの数を、その結果は以下のとおりであった。
（イ）５０ｋΩ　　　１００万個
（ロ）１００ｋΩ　　　５０万個
（ハ）２００ｋΩ　　　２５万個
【００２０】
このように、抵抗値が大きいほど少ないマイナスイオンで発光ダイオードを検出することができることが確認された。
【００２１】
（第１の実施形態）−イオン検出装置−
上述の回路Ａは、マイナスイオンのみを検出する回路であり、プラスイオンを検出することはできない。そこで、プラスイオンをも検出するために、プラスイオンの測定ができる回路を図１の基本回路におけるイオン集電板５に接続した。図３は、本発明にかかるイオン検出装置の回路図である。
【００２２】
図３の波線で囲まれた回路Ａは、図１において説明したマイナスイオン検出回路と同一の回路であり、回路Ｂはプラスイオン検出回路である。回路Ｂも、回路Ａとトランジスタの極性が異なるのみで基本的な動作は回路Ａの動作と同様である。
【００２３】
すなわち、プラスイオンがイオン集電板５によって集められると、ｎｐｎトランジスタ１ｂにベース電流が流れ、抵抗２ｂに大きな電流（コレクタ電流）が流れる。その結果、抵抗２ｂの両端の電位差が大きくなり、ｐｎｐトランジスタ３ｂに大きなベース電流が流れ、ｐｎｐトランジスタ３ｂに大きなコレクタ電流が流れる。その結果、発光ダイオードなどの出力手段４ｂに電流が流れ、発光する。
【００２４】
このように、本イオン検出回路は、トランジスタ増幅回路を利用しているため従来のものよりも検出感度が大きい。また、プラスイオンとマイナスイオンとのいずれをも検出することができる。ただし、マイナスイオン発生装置からのマイナスイオンを検出したい場合など、マイナスイオンだけを検出したい場合は、プラスイオン検出回路Ｂを省略してもよい。その場合は、装置がより簡略化される。
【００２５】
本回路のイオン検出感度は、出力段のトランジスタのベース−エミッタ間の抵抗２ａ、２ｂを調節することにより、変更することができる。
【００２６】
イオン集電板５は例えばステンレスなどのように、導電性の部材であることが必要不可欠であり、形状は板状、棒状など種々のものが考えられる。なお、拡散するイオンの集電能力は、表面積に比例する。
【００２７】
なお、イオン検出回路は発光ダイオードなどの出力手段を用いたが、例えば圧電ブザーなど、これに限られず、他の種々の出力手段に変更することができる。
（第２の実施形態）
上述したイオン検出回路は、イオンがある一定値よりも多いか少ないかを判別するものであるが、イオンの数を段階的に知ることはできない。そこで、イオン検出回路の出力を電圧比較器に入力することによって、イオンの大小を多段階的に知ることのできる、イオン測定装置を提供せんとするものである。
【００２８】
【実施例】
本発明のイオン測定装置の電圧比較回路部を示す回路図である。図４及び図５は、本発明のイオン測定装置の回路図である。図４は電圧比較器Ｄ及び複数の出力手段４ｃを含む電圧比較回路Ｃであり、図５は本発明のイオン測定装置のマイナスイオン検出回路と集電板とを示す回路図である。図４における電圧比較器の部分（図の波線部分Ｄ）は既存のＩＣなどを利用することができる。図中の端子ａ及び端子ｂは導通されており同電位であることを意味する。
【００２９】
各素子の抵抗値の一例は図中に示す通りである。ただし、単位はΩであり、例えば、図中の数値「５６０」は５６０Ωを表わし、「１ｋ」は１ｋΩを表わす。また、本件発明者による実験では、イオン集電板５は、例えば５ｃｍ×３ｃｍの長方形の厚さ０．１ｃｍ程度のステンレス板を用いているが、導電性部材であれば他の形状・材質であってもよい。
【００３０】
本実施形態では、マイナスイオン検出回路の出力段（端子ｂ）から電圧比較器に入力する際に、平滑コンデンサーＣ１を設けている。このようにすると、電圧比較器の動作が安定し、より正確にイオン発生量を比較することができる。Ｃ１は、直流電源電圧１２Ｖのとき、耐圧１６Ｖで静電容量が４７μＦのものを用いている。また、平滑コンデンサーＣ１に接続されている抵抗の抵抗値は１ｋΩを用いた。なお、この静電容量の値は実験を繰り返して最適な値にすることが必要である。
【００３１】
なお、第１の実施形態のように、マイナスイオン検出回路（Ｅ）と並列に、同様のプラスイオン検出回路及び電圧比較回路を設けることにより、マイナスイオンのみならずプラスイオンについても発生量を段階的に表示させることができる。
【００３２】
本イオン測定装置によれば、イオン発生の有無を高精度に検出すると共に、イオン発生量を視覚的にわかりやすく段階的に表示することができる。
【発明の効果】
本発明にかかるイオン検出装置又はイオン測定装置によると、従来よりも検出感度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るイオン測定装置のうちのマイナスイオン検出回路を示す回路図である。
【図２】マイナスイオン発生装置を示す図である。
【図３】本発明のイオン検出装置を示す回路図である。
【図４】本発明のイオン測定装置の電圧比較回路部を示す回路図である。
【図５】本発明のイオン測定装置のマイナスイオン検出回路と集電板とを示す回路図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ　　トランジスタ
２ａ、２ｂ　　抵抗
３ａ、３ｂ　　トランジスタ
４ａ、４ｂ　　発光ダイオードなどの出力手段
５　　イオン集電板
１０　　高電圧発生ユニット
１１　　放電電極針
１２　　誘電電極
１３　　マイナスイオン発生装置
Ａ　マイナスイオン検出回路
Ｂ　プラスイオン検出回路
Ｃ　電圧比較増幅回路
Ｄ　電圧比較器
Ｅ　マイナスイオン検出回路
【図１】
2004053555.tif 000003
【図２】
2004053555.tif 000004
【図３】
2004053555.tif 000005
【図４】
2004053555.tif 000006
【図５】
2004053555.tif 000007