(57)【要約】【課題】送風機と整流板とを組み込んでイオン発生電極への送風効率を高めることができ、かつ、整流板とイオン発生電極との電気的な干渉を生じにくく、整流板への汚れ等の付着も防止できるイオン発生装置を提供する。【解決手段】イオン発生装置１は、筐体２の内部に、イオン発生電極７と、該イオン発生電極７に負極性の高電圧を印加する高電圧発生回路が組み込まれた高圧基板５とが配置されている。また、イオン発生電極７からイオン放出口に至る方向に、該イオン発生電極７が発生する負イオンを含んだ気流Ｗ０を発生させる送風機９が組み込まれ、気流をイオン放出口４に向けて板面に沿って整流する整流板２５が配置されている。該整流板２５は、整流板２５は少なくとも最表面部が絶縁体にて構成され、イオン発生電極７に臨む位置にて一部が送風方向において面内に切り欠かれることにより、帯電防止用切欠部２５ｃが形成されている。【選択図】    図２
2004335134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン放出口を有する筐体と、
該筐体の内部に配置されるイオン発生電極と、
該イオン発生電極に負極性の高電圧を印加する高電圧発生回路が組み込まれた高圧基板と、
前記イオン発生電極から前記イオン放出口に至る方向に、該イオン発生電極が発生する負イオンを含んだ気流を発生させる送風機と、
前記送風方向に板面が沿うように配置された板状形態を有し、前記送風方向において、前記イオン発生電極よりも下流側に位置し、かつ前記イオン放出口よりも上流側に位置するように前記筐体の内部に配置され、前記気流を前記イオン放出口に向けて前記板面に沿って整流する整流板を備え、
前記整流板は少なくとも最表面部が絶縁体にて構成され、かつ、前記イオン発生電極に臨む位置にて当該整流板の一部が前記送風方向において面内にこれを貫く形で切り欠かれることにより、帯電防止用切欠部が形成されてなることを特徴とするイオン発生装置。
【請求項２】
前記整流板は、前記高圧基板の少なくとも一部を覆う基板保護体に兼用されてなる請求項１記載のイオン発生装置。
【請求項３】
前記筐体は筐体底部をなす底部本体を有し、前記高圧基板は、板面が筐体底面に沿う位置関係で前記底部本体上に固着され、前記整流板は、該高圧基板の上方にて当該高圧基板との間に隙間を生じた形で配置されてなる請求項２記載のイオン発生装置。
【請求項４】
前記イオン放出口が横長に形成されてなり、前記整流板は前記イオン放出口に対応した横長に形成され、その長手方向中央に臨む位置に前記イオン発生電極が配置されるとともに、前記帯電防止用切欠部が、当該中央位置にて該整流板を幅方向に貫く形で形成されてなる請求項３記載のイオン発生装置。
【請求項５】
前記イオン発生電極に付着する付着物を電気的発熱により焼失させるための電気的クリーニング機構を前記帯電防止用切欠部内に設けた請求項４記載のイオン発生装置。
【請求項６】
前記電気的クリーニング機構は、前記イオン発生電極と対向する火花放電用の火花放電対向電極と、該火花放電対向電極を前記イオン発生電極に対し、イオン発生電極からイオン発生させるための離間位置と、火花放電対向電極とイオン発生電極との間で前記放電火花を発生させるための接近位置との間で接近・離間させる火花放電対向電極移動機構とを備え、前記前記帯電防止用切欠部が前記火花放電対向電極の前記接近・離間のための移動通路とされてなる請求項５記載のイオン発生装置。
【請求項７】
前記火花放電対向電極は接地されてなる請求項６記載のイオン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、イオン発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００２−１５８３４号公報
【０００３】
従来、室内あるいは自動車内の空気の浄化、殺菌あるいは消臭等を行うために、イオン発生装置が使用されている。これらの多くは、筐体内に交流電源部と昇圧用のトランスと針状電極とを配し、トランスにて昇圧された交流高電圧を針状電極に印加してコロナ放電を生じさせ、その放電により発生するイオンを、筐体に孔設されたイオン放出口から放出させるものである。イオン発生装置から発生するイオンは、負イオンと正イオンとがあり、例えば負イオンは浄化や消臭あるいは殺菌の効果に関しては、負イオンの方が優れるといわれている。特許文献１には、そのようなイオン発生装置として、イオン発生電極と、これにイオン発生用の高電圧を印加する圧電トランスを有した高電圧印加回路と、発生するイオンを放出させる気流発生用の送風機とを筐体に組み込んだ構造のものが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の公報に開示されたイオン発生装置は、送風機を搭載しているものの、気流の放出効率に関して特段深い注意は払われていない。しかし、近年はマイナスイオン効果への関心がますます高まっており、家庭用や自動車用においても、イオン発生量のより大きい装置が求められている。送風機を搭載したイオン発生装置では、イオン発生電極の周囲にて発生した負イオンが、気流により電極の周囲から速やかに飛び去るのでイオン発生の反応が進みやすく、負イオン発生効率を高めることができる。このためには、乱流のなるべく少ない安定した気流をイオン発生電極に効率よく供給する必要がある。しかしながら、特許文献１には、そのような気流の制御に関しては特段大きな注意が払われているとはいえない。
【０００５】
そこで、当然考えられる改良として、送風機からの気流を、イオン発生電極を経てイオン放出口に導く整流板を設けることが考えられる。この場合、小型化等の要請により、イオン発生装置の筐体内のスペースはある程度限られているから、送風機、イオン発生電極及び整流板の３つの装置要素を、狭い空間内に密集配置する必要が生ずる。特に、整流板を配置するイオン発生電極からイオン放出口までのスペースはそれほど広くないので、電極と整流板との距離も接近せざるを得ない。
【０００６】
この場合、次のような不具合が発生しやすくなる。
▲１▼筐体と同様に、整流板を樹脂（プラスチック）などの絶縁体で構成すると、イオン発生電極からの高圧電界により整流板が分極・帯電し、塵埃やヤニ、油などが多量に吸着され、汚れが進みやすくなる。
▲２▼そこで、帯電防止のために、整流板を金属製にしたり、あるいは表面を金属メッキ層などの導体層で覆ったりすると、イオン発生電極と整流板上の導体層との距離が近接しているため、整流板との間で火花放電し、イオン発生効率が大幅に減少したり、不安定化することにつながる。また、火花放電による異臭や騒音発生も大きな問題である。
【０００７】
本発明の課題は、送風機と整流板とを組み込んで、イオン発生電極への送風効率を高めることができ、かつ、帯電や火花放電といった整流板とイオン発生電極との電気的な干渉を生じにくく、ひいては、送風効率の向上をイオン発生効率の改善に有効利用でき、しかも整流板への汚れ等の付着も防止できるイオン発生装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決しようとする手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために、本発明のイオン発生装置は、
イオン放出口を有する筐体と、
該筐体の内部に配置されるイオン発生電極と、
該イオン発生電極に負極性の高電圧を印加する高電圧発生回路が組み込まれた高圧基板と、
イオン発生電極からイオン放出口に至る方向に、該イオン発生電極が発生する負イオンを含んだ気流を発生させる送風機と、
送風方向に板面が沿うように配置された板状形態を有し、送風方向において、イオン発生電極よりも下流側に位置し、かつイオン放出口よりも上流側に位置するように筐体の内部に配置され、気流をイオン放出口に向けて板面に沿って整流する整流板を備え、
整流板は少なくとも最表面部が絶縁体にて構成され、かつ、イオン発生電極に臨む位置にて当該整流板の一部が送風方向において面内にこれを貫く形で切り欠かれることにより、帯電防止用切欠部が形成されてなることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によると、送風機による送風方向において、イオン発生電極とイオン放出口との間に整流板を設けることにより、安定した気流をイオン発生電極に効率よく供給できる。この整流板は、最表面部（当然、全体でもよい）が絶縁体にて構成されので、イオン発生電極と整流板との間で火花放電を起こしにくい。そして、イオン発生電極に臨む位置においては、整流板の一部が送風方向において面内にこれを貫く形で切り欠かれ、帯電防止用切欠部が形成されている。その結果、イオン発生電極の近傍からは、整流板を構成する絶縁体が存在しなくなり、分極・帯電による塵埃等の付着も生じにくくすることができる。
【００１０】
なお、高圧基板は、高圧発生に伴う電界漏洩により、絶縁基板や実装素子の絶縁モールド等に塵埃等が付着しやすい。該塵埃等の付着は基板の放熱を妨げて回路の誤動作につながったり、また、導電性の塵埃巻き込みによる短絡等の原因ともなりえる。そこで、整流板を、高圧基板の少なくとも一部を覆う基板保護体に兼用すれば、高圧基板の汚れ防止も同時に図ることができる。整流板は、高圧基板からの電界により過度に分極しないよう、高圧基板との間に隙間を形成した形で配置することが望ましい。例えば、筐体が筐体底部をなす底部本体を有する場合は、高圧基板を、板面が筐体底面に沿う位置関係で底部本体上に固着することが装置組み立ても容易である。この場合、整流板は、該高圧基板の上方にて当該高圧基板との間に隙間を生じた形で配置することができる。
【００１１】
送風効率を高めるために、イオン放出口を横長に形成する場合は、整流板もイオン放出口に対応した横長に形成することが望ましい。また、送風ファンを、イオン放出口に対応した横長形態を有し、水平方向の軸線周りに回転する、横長の送風羽根を回転周方向に一定間隔で配置したロータリーファンとして構成することが有効である。この場合、整流板の長手方向中央に臨む位置にイオン発生電極を配置すれば、筐体側壁の干渉に影響されにくい安定した気流をイオン発生電極に供給でき、気流に対するイオン放出効率も高められる。そして、帯電防止用切欠部を、当該中央位置にて該整流板を幅方向に貫く形で形成すれば、横長の整流板が左右に分断され、帯電防止効果を一層高めることができる。
【００１２】
次に、上記のようなイオン発生装置を長期間使用していると、気流に含まれている埃や油、あるいはその他の汚れ物質がイオン発生電極に付着し、やがては放電面がそれらの汚れ物質にて覆われてしまう。このような状態になると、イオン発生のための放電が著しく妨げられ、イオン発生効率の低下や、甚だしい場合にはイオン発生の停止につながる場合がある。
【００１３】
この場合、特許文献１にも開示されているごとく、イオン発生電極に付着する付着物を電気的発熱により焼失させるための電気的クリーニング機構を設けると、汚れを確実かつ簡単に除去することができ、ひいては汚れ付着によるイオン発生効率の低下を効果的に防止ないし抑制することができる。特に、イオン発生電極は先端が尖鋭に形成されている場合、イオン発生電界が集中する先端部に汚れ等が付着すると、イオン発生効率が極めて著しく妨げられる。そこで、電気的クリーニング機構により、該イオン発生電極の先端部に付着した付着物を焼失させるようにすれば、そのような不具合防止を図る上で極めて効果的である。なお、イオン発生に寄与する電極の先鋭な先端部に付着した汚れを選択的に除去するようにすれば、クリーニングの目的は十分に果たすことができ、かつ電気的クリーニング機構による電気的発熱能力をそれほど高くしなくともよいから、装置の簡略化にも寄与する。
【００１４】
ところで、特許文献１に開示された装置構成では、整流板が省略されているため、あまり大きなイオン発生効率の向上は期待できない。そこで、イオン発生電極をイオン放出口に可及的に近づけて配置している。このため、電気的クリーニング機構は、イオン発生電極の側方にスペース確保して配置せざるを得なくなり、筐体スペースの有効活用を図ることができない。しかしながら、本発明においては、イオン発生電極とイオン放出口との間に整流板を設けるため、前述の通り気流供給効率ひいてはイオン発生効率は飛躍的に高められる。そして、整流板には、上記のごとく帯電防止用切欠部が、装置構成上、必然的な空きスペースとして形成されるので、ここに電気的クリーニング機構を配置することにより、筐体スペースの有効活用を図ることができ、ひいては整流板を設けているにもかかわらず、装置全体をコンパクトに構成することができる。
【００１５】
電気的クリーニング機構は、イオン発生電極と対向する火花放電用の火花放電対向電極と、イオン発生電極と火花放電対向電極との間に、火花放電用の高電圧を印加する火花放電用高電圧発生部とを備え、その高電圧印加にてイオン発生電極と火花放電対向電極との間に発生する放電火花により、イオン発生電極に付着した付着物を焼失させるように構成することができる。火花放電を使用すれば、火花の発熱を電極表面に効果的に集中することができ、付着した汚れ等を一層確実に除去することができる。さらに、イオン発生電極は先端が尖鋭に形成されている場合、火花放電対向電極を、電界集中しやすいイオン発生電極の先端部と対向させることにより、クリーニングのための火花放電を確実に生じさせることができる。
【００１６】
火花放電させる際のイオン発生電極と火花放電対向電極との対向間隔（以下、ギャップ間隔という）は、印加電圧の大きさにもよるが、例えば４０００Ｖ程度までの電圧であれば、２ｍｍ以下、望ましくは１ｍｍ以下とすることが、火花発生をより確実なものとする上で望ましい。また、放電火花の発生は連続的に行ってもよいし、電極温度の過度の上昇を避けるために間欠的に行うこともできる。
【００１７】
この場合、火花放電対向電極をイオン発生電極に対して、イオン発生電極からイオン発生させるための離間位置と、火花放電対向電極とイオン発生電極との間で放電火花を発生させるための接近位置との間で少なくとも、相対的に接近・離間させる火花放電対向電極移動機構を設けることができる。イオン発生時には火花放電対向電極をイオン発生電極から離間させることで、本来イオンを発生させるべき時期に望まざる火花放電が生ずることを効果的に防止できる。そして、本発明の場合、整流板を切り欠いて形成した帯電防止用切欠部を、火花放電対向電極の接近・離間のための移動通路として利用でき、装置のコンパクト化を図ることができる。離間位置では、火花放電を防止するために、３ｍｍ以上はイオン発生電極と火花放電対向電極との対向間隔を形成することが望ましい。
【００１８】
上記の構成においては、火花放電対向電極を接地しておくことにより、放電時の電流を高めることができ、ひいてはクリーニングのための火花放電を一層確実に生じさせることができる。この場合、火花放電対向電極が離間位置にあるとき、イオン発生電極と接地された火花放電対向電極との間では、コロナ放電形態によりイオン発生が進みやすくなる。これは、火花放電対向電極側の汚れ付着防止の観点で有利に作用する。また、コロナ放電においては、イオン発生電極の先端が尖鋭な場合、火花放電対向電極が該イオン発生電極の先端に正面から対向する場合に、放電の電界分布が一様となり、イオン発生効率が向上する。本発明においては、イオン発生電極の前方に位置する帯電防止用切欠部を火花放電対向電極の移動経路として利用することで、火花放電対向電極をイオン発生電極の先端に正面対向させることができ、省スペース効果だけでなくイオン発生効率も高めることができるようになる。また、該態様では、火花放電対向電極を特許文献１のごとく針状あるいは棒状に形成するのではなく、面形態の電極を対向させることが、コロナ放電によるイオン発生効率を高める上で有利となる。この場合、あるいは火花放電対向電極は、イオン発生電極の先端側から見て、平面状、凸アール面状もしくは球面状の電極面を有したものを用いるとより効果的である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態につき、図面に示すいくつかの実施例を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施例たるイオン発生装置１の外観を示すものであり、ＡＢＳ樹脂などのプラスチック成形体にて構成された、筐体２，４２を有する。筐体２，４２は、底部本体２と、その上方空間を区切る形で、該底部本体２と一体化される上部本体４２とを有し、該上部本体４２の正面側にイオン放出口４が形成され、同じく背面側に気流吸入口３が形成されている。図２は、上部本体４２を取り外した、筐体の内部状態を示し（図面右側が、図１のイオン放出口４側である）、イオン発生電極７と、該イオン発生電極７に負極性の高電圧を印加する高電圧発生回路が組み込まれた高圧基板５とが配置されている。また、イオン発生電極７からイオン放出口４（図１参照）に至る方向に、該イオン発生電極７が発生する負イオンを含んだ気流Ｗ０を発生させる送風機９が組み込まれている。筐体２，４２内には、気流をイオン放出口４に向けて板面に沿って整流する整流板２５が配置されている。該整流板２５は、送風方向（Ｗ０）に板面が沿うように配置された板状形態を有し、送風方向（Ｗ１→Ｗ０）において、イオン発生電極７よりも下流側に位置し、かつイオン放出口４よりも上流側に位置するように配置されている。
【００２０】
整流板２５は少なくとも最表面部、本実施形態ではその全体が絶縁体（プラスチック：例えばＡＢＳ樹脂であるが、これに限定されるものではない）にて構成されている。また、イオン発生電極７に臨む位置にて当該整流板２５の一部が送風方向において面内にこれを貫く形で切り欠かれることにより、帯電防止用切欠部２５ｃが形成されている。
【００２１】
なお、整流板２５は、高圧基板５の少なくとも一部を覆う基板保護体に兼用されてなる。図５に示すように、高圧基板５は、板面が筐体底面に沿う位置関係で底部本体２上に固着され、整流板２５は、該高圧基板５の上方にて当該高圧基板５との間に隙間を生じた形で配置されている。整流板２５は、高圧基板５と干渉しない位置にて底部本体２の上面から突出するスペーサ支持体２７上に固定されている。整流板２５と高圧基板５との間に適度な隙間を形成することで、整流板２５の帯電が抑制され、ホコリや汚れ等の付着を抑制することができる。特に、高圧基板５が後述のごとく圧電トランスを含んで構成されている場合は、整流板２５の帯電が生じやすいので、上記の隙間を形成することが効果的である。該隙間の大きさは、例えば２〜２０ｍｍ程度である。
【００２２】
イオン発生電極７は金属、例えばＮｉ又はＮｉ合金により、先端が尖鋭に形成される。該イオン発生電極７は、底部本体２の上面から突出するスペーサ支持体２７により、整流板２５と同一又はそれよりも高くなる位置に固定されてなる。ここでは、本体部７ａに尖鋭な放電部７ｂが一体化された板状形態をなしており、下部本体２の底面上に突設されたスペーサ支持体２７の上面に対し、本体部７ａにおいてねじ止めされている。
【００２３】
また、送風機９は、送風方向においてイオン発生電極７よりも上流側に位置するように底部本体２上に取り付けられている。そして、該送風機９の送風ファン９ｆが、イオン放出口４に面する側に送風開口２１ｗを有するファンカバー２１にて覆われてなり、該ファンカバー２１と整流板２５とが一体の樹脂成形体にて構成され、部品点数の削減が図られている。本実施形態では、図１に示すごとく、上部本体４２にグリル状のイオン放出口４が横長に形成されてなり、図２に示すように、送風ファン９ｆも該イオン放出口４に対応した横長形態を有している。
【００２４】
具体的には、送風ファン９ｆは、水平方向の軸線周りに回転する、横長の送風羽根９ｂを回転周方向に一定間隔で配置したロータリーファンとされている（以下、ロータリーファン９ｆともいう）。該ロータリーファン９ｆの回転軸の両端は、底部本体２上に立設された１対のブラケット９ｋ，９ｋにより、ベアリング（図示せず）を介して回転可能に支持されている。ファンカバー２１は、１対のブラケット９ｋ，９ｋにまたがる形でロータリーファン９ｆの長手方向に沿ってその上方に配置されるカバー本体２３を有する。カバー本体２３は、ブラケット９ｋ，９ｋひいてはロータリーファン９ｆの、底部本体２からの浮き上がりを阻止するファン固定部としての役割も果たす。また、ファンカバー２１は、整流板２５の両端から板面方向にて送風方向後方側にそれぞれ延出する１対の第一連結部２３ｐ，２３ｐと、該第一連結部２３ｐ，２３ｐの後端から立ち上がる形で設けられ、それぞれカバー本体２３の両端と結合される１対の第二連結部１２，１２とを有する。そして、カバー本体２３と１対の第二連結部１２，１２とが形成する門型フレーム構造の内側が送風開口２１ｗとされている。なお、カバー本体２３上には、イオン発生装置１の電源スイッチ６を有するスイッチ基板６ｓが配置されている。
【００２５】
さらに、整流板２５の長手方向、ひいてはロータリーファン９ｆの軸線方向両端に対応して、該ロータリーファン９ｆからの気流の、整流板２５の面内長手方向（横方向）における拡がりを規制しつつ、これをイオン放出口４に向けてガイドする横方向整流板２６，２６が設けられている。イオン放出口４は、ロータリーファン９ｆの回転羽９ｂよりも長手方向の寸法が大とされ、上記横方向整流板２６，２６は、イオン放出口４に近づくほど、該イオン放出口４の両端位置に向けて、整流板２５の面内長手方向における対向間隔が広がるように、斜めに配置されている。本実施形態では、横方向整流板２６，２６は、それぞれ対応する第二連結部１２，１２と、整流板２５の対応する端部とにまたがる形で、それらと一体に形成されている。
【００２６】
整流板２５はイオン放出口４及びロータリーファン９ｆに対応した横長に形成され、その長手方向中央に臨む位置にイオン発生電極７が配置されている。そして、帯電防止用切欠部２５ｃは、当該中央位置にて該整流板２５を幅方向に貫く形で形成されている。なお、ロータリーファン９ｆの電源基板１５（後述の電気的クリーニング機構７８の電源兼制御基板も兼ねている）が、高圧基板５とともに底部本体２上に設けられ、帯電防止用切欠部２５ｃにて分断された整流板２５の第一部分２５ａが高圧基板５を覆い、第二部分２５ｂが電源基板１５を覆っている。
【００２７】
高圧基板５は、イオン発生電極７にイオン発生のための高電圧を印加するユニットであり、絶縁性基板とこれに組みつけられた高電圧発生用回路とからなる。図６はそのブロック図を示し、入力部３６，発振部３７、スイッチング部３８、昇圧部３９及び変換部（変換手段）４０とを含む。図７は、具体的な回路構成の一例を示すものである。昇圧部３９は、圧電トランス７０を含んで構成される。これは、圧電セラミック素子板７１に入力側端子７２ａ，７３ａと出力側端子７４ａとを形成し、その入力側端子７２ａ，７３ａからの一次側交流入力電圧を、圧電セラミック素子板７１の機械振動を介して一次側交流電圧よりも高圧の二次側交流電圧に変換し、出力側端子７４ａからイオン放出電極に向けて出力するものである。一方、変換部４０は、イオン発生電極７への電圧印加極性が負の側に優位となるように、圧電トランスの二次側交流出力を変換するものである。これにより、イオン発生電極７は主に負イオン発生源として機能することとなる。
【００２８】
入力部３６は、高圧基板５上に併設された図示しない安定化電源回路からの直流定電圧入力を、調整用の抵抗器（図示せず）を介して回路各所に分配する役割を果たす。一方、発振部（発振回路）３７は、直流定電圧入力を受けて、圧電トランス７０への一次側交流入力に対応した周波数にて発振波形を生成する。この発振部３７は、本実施形態では、オペアンプ６２と、負帰還側の抵抗器５２とコンデンサ５３にて構成される方形波発振回路として構成されている。なお、抵抗器５４，５５及び５６は、発振入力の基準電圧、つまり、発振の電圧振幅の中心値を規定するためのものであり、可変抵抗器５６により、その設定値を変更できるようになっている。
【００２９】
また、スイッチング部（スイッチング回路）３８は、発振部３７からの波形信号を受けて、電源ユニット３０からの直流定電圧入力を高速スイッチングすることにより、圧電トランス７０の一次側への入力交流波形を生成する。具体的には、スイッチング部３８は、１対のトランジスタ６５，６６を含むプッシュプルスイッチング回路として構成されている。これらトランジスタ６５，６６は、オペアンプ６２の出力（４３はプルアップ抵抗である）によりオン・オフし、発振部（発振回路）３７の発振周波数にて発振する方形波交流波形を生じさせる。この波形が圧電トランス７０の一次側に入力される。
【００３０】
次に、圧電トランス７０の圧電セラミック素子板７１は横長板状に形成され、その板面長手方向中間位置にて、板厚方向に分極処理された第一板状領域７１ａと、板面長手方向に分極処理された第二板状領域７１ｂとに区切られている。そして、第一板状領域７１ａの両面を覆う形で、入力側端子７２ａ，７３ａが接続される入力側電極対７２，７３が形成される一方、第二板状領域７１ｂの板面長手方向の端面に、出力側端子７４ａが接続される出力側電極７４が形成されている。
【００３１】
上記の構成の圧電トランス７０では、入力側電極対７２，７３を介して第一板状領域７１ａに対し交流入力を行うと、第一板状領域７１ａではその分極方向が厚さ方向であるから、長手方向に伝播する板波が板厚方向の電界と強く結合する形となり、電気エネルギーの大半が、長手方向に伝播する板波のエネルギーに変換される。他方、この長手方向の板波は第一板状領域７１ｂに伝わるが、ここでは分極方向が長手方向であるから、該板波は長手方向の電界と強く結合する。そして、入力側の交流周波数を圧電セラミック素子板７１の機械振動の共鳴周波数に対応（望ましくは一致）させるとき、素子７１のインピーダンスは、入力側ではほぼ最小（共振）となるのに対し出力側ではほぼ最大（反共振）となり、このインピーダンス変換比に応じた昇圧比により一次側入力が昇圧されて二次側出力となる。
【００３２】
このような作動原理を有する圧電トランス７０は構造が簡単であり、また、鉄芯を有する巻線型トランスと比較すると非常に軽量・コンパクトに構成できる利点がある。そして、負荷の大きい条件ではインピーダンス変換効率が高く、安定で高い昇圧比を得ることができる。また、イオン放出に伴う放電電流の発生を除けば負荷開放に近い条件で駆動されるイオン発生装置では、イオン発生に適した高圧を安定的に発生することができ、前記の圧電トランス特有の利点も有効に活用することができる。
【００３３】
圧電セラミック素子板７１の材質は、例えば本実施例ではジルコン酸チタン酸鉛系ペロブスカイト型圧電セラミック（いわゆるＰＺＴ）にて構成している。これは、ジルコン酸鉛とチタン酸鉛との固溶体を主体に構成されるものであり、インピーダンス変換効率に優れていることから本発明に好適に使用できる。なお、ジルコン酸鉛とチタン酸鉛と配合比は、ジルコン酸鉛／チタン酸鉛のモル比にて０．８〜１．３程度とすることが、良好なインピーダンス変換効率を実現する上で望ましい。また、必要に応じてジルコニウムあるいはチタンの一部を、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｍｎ等で置換することもできる。
【００３４】
なお、ＰＺＴ系の圧電セラミック素子板は、駆動周波数が極端に高くなると共振尖鋭度が急速に鈍くなり、変換効率の低下を招くことから、一次側交流入力の周波数は、４０〜３００ｋＨｚ程度の比較的低い周波数範囲にて、素子７１の機械的共鳴周波数に対応した値に設定することが望ましい。逆に言えば、素子７１の機械的共鳴周波数が上記の周波数範囲に収まるように、素子７１の寸法を決定することが望ましい。
【００３５】
なお、ＰＺＴ系の圧電セラミック素子板を使用する場合、その一次側交流入力の電圧レベルは、負イオンの発生効率を確保し、かつ素子の耐久性確保の観点から、１５〜４０Ｖ程度に設定することが望ましい。これにより、イオン発生電極７への印加電圧レベルは、前記の一次側交流入力の周波数範囲（４０〜３００ｋＨｚ程度）を考慮すれば、８００〜３０００Ｖ程度（例えば２０００Ｖ）を確保できる。
【００３６】
次に、変換部４０は、整流手段としてのダイオード７６を含んでいる。このダイオード７６は、イオン発生電極７を負極性にチャージアップさせる向きの電荷移動は許容し、これと逆向きの電荷移動を阻止するように、圧電トランス７０の二次側交流出力を整流する役割を果たす。この実施例では、圧電トランス７０の出力側端子７４ａからの出力線７４ａの末端が接地され、その中間からイオン発生電極７が分岐して接続されるとともに、ダイオード７６はイオン発生電極７の分岐点よりも下流側に接続されている。なお、本実施形態では、耐電圧を確保するために複数個（ここでは４個）のダイオード７６を直列接続している。
【００３７】
一方、圧電トランス７０の二次側交流出力を発振部（発振回路）３７に帰還させるための経路７５ａ上に、帰還キャパシタンスが設けられている。圧電トランス７０は、作動の安定化を図るために、圧電セラミック素子板７１の共鳴周波数を中心とした比較的狭い範囲に駆動周波数を維持することが必要である。上記のような帰還キャパシタンスを設けることは、圧電トランス７０の駆動周波数を安定化させる上で有効である。
【００３８】
例えば、一般生活用の負イオン発生装置として、空気清浄効果、殺菌効果あるいは消臭効果等を有効に引き出すためには、イオン発生電極７の電極先端から前方側に、１ｍ離間した位置において測定される１ｃｍ３当りの負イオン発生量が１０万個以上のイオン発生量を確保することが望ましい。この場合、イオン発生電極７への印加電圧は１０００〜３０００Ｖとするのがよい。また、圧電トランス７０の二次側出力電圧は、前述の通り変換部４０にて整流された負極性脈流の形でイオン発生電極７に印加される。イオン発生放電がいわゆる無声放電に近い形態となる場合、空気中ではオゾンを発生しやすい問題がある。オゾンは酸化力が強く、殺菌力や有機物等への酸化分解力にも優れているが、発生量が多くなると不快な刺激臭が強くなってしまう欠点がある。例えば、上記の脈流の周波数（整流前の交流周波数で代用する）が大きすぎると、オゾン発生量が増大してオゾン臭が強まる場合がある。この観点において、イオン発生電極７に印加される脈流周波数は１５０ｋＨｚ以下とするのがよく、これによってかつオゾン発生量を０．１ｐｐｍ以下に留めることができ、過度のオゾン臭の発生を抑制することができる。他方、少量のオゾンの発生は、負イオンとの相乗効果により殺菌効果等をより高めることができる。この観点において、オゾン発生量は０．０１ｐｐｍ以上０．０４ｐｐｍ以下とするのがよい。この場合、イオン発生電極７への印加電圧を１０００〜２５００Ｖとし、脈流周波数を５０〜１５０ＫＨｚとするのがよい。また、本実施形態のように、本質的に対向電極を有さない、先鋭先端を有する接地されたイオン発生電極７を用いることも、オゾン発生を抑制する観点において有効である。
【００３９】
次に、図２に示すように、イオン発生装置１には、イオン発生電極７に付着する付着物、具体的にはイオン発生電極７の先端部に付着した、埃や油分その他の汚れ物質からなる付着物を電気的発熱により焼失させる電気的クリーニング機構７８が、前述の帯電防止用切欠部２５ｃ内に設けられている。該電気的クリーニング機構７８は、イオン発生電極７と対向する火花放電用の火花放電対向電極８３と、該火花放電対向電極８３をイオン発生電極７に対し、イオン発生電極７からイオン発生させるための離間位置（図８（ｂ））と、火花放電対向電極８３とイオン発生電極７との間で放電火花を発生させるための接近位置（図８（ａ））との間で接近・離間させる火花放電対向電極移動機構７９とを備える。ここでは、イオン発生電極７の位置が固定とされ、火花放電対向電極移動機構７９は火花放電対向電極８３を移動させるものとして構成されている。そして、図４に示すように、帯電防止用切欠部２５ｃが火花放電対向電極８３の接近・離間のための移動通路とされている。
【００４０】
図８に示すごとく、火花放電対向電極８３は、イオン発生電極７への接近時にクリーニング用の火花放電を促進する目的のため、接地されている。このため、該火花放電対向電極８３がイオン発生電極７に対して離間位置にあるとき、コロナ放電によるイオン発生が進みやすくなる。イオン発生電極７の先端が尖鋭なので、火花放電対向電極８３は該イオン発生電極７の先端に正面から対向する形とされ、コロナ放電によるイオン発生効率がより高められている。また、図８に示すように、該火花放電対向電極８３は、イオン発生電極７の先端に対し、凸アール面状（平面状あるいは球面状でもよい）の対向面を有している。該形態の採用は、クリーニング用の火花発生促進と、コロナ放電によるイオン発生促進との双方において効果がある。本実施形態では、凸アール面状に曲げた帯状の金属部材にて火花放電対向電極８３を構成し、その両端を移動ベース８４に固定することにより、帯電防止用切欠部２５ｃ内にて該移動ベース８４と一体に移動可能としてある。
【００４１】
火花放電対向電極移動機構７９は、底部本体２に取り付けられたソレノイド８０を含み、その進退ロッド８１の先端部に結合部材８２を介して、火花放電対向電極８３が取り付けられた移動ベース８４の後端部が結合されている。進退ロッド８１がソレノイド８０によって進退駆動されることにより、火花放電対向電極８３の先端面がイオン発生電極７の先端に向けて接近・離間する。
【００４２】
図９は、火花放電対向電極移動機構７９の電気的構成の一例を示す回路図である。ソレノイド８０は、コネクタ１８７より直流電源（電源基板１５（図２）上に搭載されている）に接続されている。他方、ソレノイド８０の付勢信号は、スイッチ機構１８５（本実施形態ではフォトＭＯＳにて構成している）を介して制御部１８６より供給される。制御部１８６は、出入力ポート１８６ａと、これに接続されたＣＰＵ１８６ｂ、ＲＡＭ１８６ｃ及び１８６ｄとが組み込まれたマイクロプロセッサにて構成され、ＲＯＭ１８６ｄには火花放電対向電極移動機構７９の動作制御プログラムが書き込まれている。ＣＰＵ１８６ｂは、ＲＡＭ１８６ｃをワークエリアとして動作制御プログラムを実行することにより、放電対向電極移動機構７８の動作制御主体として機能する。制御部１８６が火花放電対向電極移動機構７９の駆動指令信号を発すると、フォトＭＯＳ１８５がターンオンし、ソレノイド８０が直流駆動電圧を受電して付勢されるようになっている。
【００４３】
上記の制御部１８６は、制御プログラムにより、電気的クリーニング機構７８を、イオン発生電極７のクリーニングのために、予め定められたタイミングにて自動作動させるクリーニング機構自動制御部として機能させることができる。このクリーニング機構自動制御部は、例えば、イオン発生装置の電源投入時に電気的クリーニング機構を作動させるものとして構成することができる。本実施形態では、イオン発生装置の電源スイッチを入れると、制御部１８６は電源投入信号を受け、これをトリガとして電気的クリーニング機構７８の動作プログラムをスタートさせる。
【００４４】
図１０（ａ）に示すように、火花放電対向電極８３はソレノイド８０の付勢によりイオン発生電極７に向けて接近し、図１０（ｂ）に示すようにこれと接触する。その状態で、火花放電対向電極８３がイオン発生電極７の先端から離間すると、イオン発生電極７に放電用の電圧（１０００〜３０００Ｖ）が印加されているため、両電極７，８３の間のエアギャップが一定以下に狭い間は放電火花ＳＰが発生し、火花による熱集中によりイオン発生電極７の先端部７ａに付着した埃や汚れなどの付着物が焼き飛ばされる。火花放電対向電極８３がさらに後退してエアギャップが拡大すれば、放電火花の発生は停止する。その後、イオン発生電極７にはイオン発生電極７にイオン発生用電圧が印加されているから、火花放電が終了するとともに直ちにイオン発生モードに移行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオン発生装置の一例を外観にて示す斜視図。
【図２】図１の内部構造を示す斜視図。
【図３】図２の平面図（整流板なしの状態）。
【図４】図２の平面図（整流板ありの状態）。
【図５】図４の正面図。
【図６】図１のイオン発生装置の回路構成の一例を示すブロック図。
【図７】図６の詳細構成の一例を示す回路図。
【図８】電気的クリーニング機構の一例を作用とともに示す側面図。
【図９】電気的クリーニング機構の回路構成例を示す図。
【図１０】火花放電対向電極をイオン発生電極に当接させ後、後退させるときに火花放電させる過程を説明する図。
【符号の説明】
１  イオン発生装置
２  底部本体
３  気流吸入口
５  高圧基板
７  イオン発生電極
９  送風機
２５  整流板
２５ｃ  帯電防止用切欠部
４２  上部本体
７８  電気的クリーニング機構
７９  火花放電対向電極移動機構
【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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