(57)【要約】【課題】１個の高電圧発生回路にイオン発生電極とオゾン発生電極とをそれぞれ取り付けて、イオンとオゾンを発生させるイオン発生器において、オゾン発生電極への印加電圧を間欠又は増減させてオゾン発生量を制御しようとすると、イオン発生電極への印加電圧も間欠又は増減し、オゾン発生量だけを単独で間欠又は増減制御することは難しい。【解決手段】高電圧を発生する高電圧発生手段と、前記高電圧発生手段の出力に接続されたイオン発生電極を有するイオン発生器において、前記高電圧発生手段の出力にイオン発生電極と並列に接続されたオゾン発生電極とオゾン発生電極と直列に接続されたインピーダンス可変手段とを有し、前記インピーダンス可変手段を可変することにより、高電圧発生手段を制御せずにオゾン発生量を制御可能となる。【選択図】  図７
2004216037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧を発生する高電圧発生手段と、前記高電圧発生手段の出力に接続されイオンを発生するイオン発生電極とを有するイオン発生器において、前記高電圧発生手段の出力に前記イオン発生電極と並列に接続されたオゾンを発生するオゾン発生電極と、前記オゾン発生電極と直列に接続されたインピーダンス可変手段とを有し、前記インピーダンス可変手段のインピーダンスを変化させることにより前記オゾン発生電極から発生するオゾン量を制御することを特徴とするイオン発生器。
【請求項２】
請求項１記載のイオン発生器において、前記インピーダンス可変手段を前記オゾン発生電極の低電位側に接続したことを特徴とするイオン発生器。
【請求項３】
請求項１乃至２記載のイオン発生器において、前記インピーダンス可変手段と直列にノイズ低減用のインピーダンス素子を接続したことを特徴とするイオン発生器。
【請求項４】
高電圧を発生する高電圧発生手段と、前記高電圧発生手段の出力に接続されイオンを発生するイオン発生電極を有するイオン発生器において、前記高電圧発生手段の出力に前記イオン発生電極と並列に接続されたオゾンを発生するオゾン発生電極と、前記オゾン発生電極と高電圧発生手段との間に接続された整流素子と、前記整流素子と並列に接続されたスイッチング手段を有し、前記スイッチング手段を切り換えることにより前記オゾン発生電極から発生するオゾン量を制御することを特徴とするイオン発生器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高電圧によるコロナ放電でイオン及びオゾンを発生させるイオン発生器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、１個の高電圧発生回路にイオン発生電極とオゾン発生電極とを取り付けて、各々の電極からイオン及びオゾンをそれぞれ別の場所に発生させる手段はあるが、イオンもオゾンも同時に発生させる方式であった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３０５０７０号公報（第２−３頁、第１図）
【０００４】
ここで、オゾンは優れた殺菌、脱臭効果を持つ反面、発生量過多になると人間に有害となるため、オゾン発生量の制御が必要となることが多く、一般的に高電圧発生回路を制御して、オゾン発生電極への印加電圧を間欠もしくは増減させる制御方法が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００２−３０５０７０に記載の手段を用いた場合、印加電圧もしくは印加電流を間欠もしくは増減させてオゾン発生量を制御すると、例えばオゾン発生量過多の場合に、オゾン発生電極への印加電圧を間欠もしくは減少させてオゾン発生量を減少させようとすると、イオン発生電極への印加電圧も間欠もしくは減少してしまい、イオン発生量も間欠もしくは減少するため、オゾン発生電極からのオゾン発生量だけを単独で間欠又は増減制御することは難しい。
【０００６】
以上のように、オゾン発生電極からのオゾン発生量の間欠もしくは増減制御を、イオン発生電極からのイオン発生量の制御と独立して実施する方法がないため、一般にはオゾン発生量が過多となった場合、制御するためにイオン発生量も連動して間欠もしくは減少させて制御しなければならないということになる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載のイオン発生器は、高電圧を発生する高電圧発生手段と、前記高電圧発生手段の出力に接続されイオンを発生するイオン発生電極とを有するイオン発生器において、前記高電圧発生手段の出力に前記イオン発生電極と並列に接続されたオゾンを発生するオゾン発生電極と、前記オゾン発生電極と直列に接続されたインピーダンス可変手段とを有し、前記インピーダンス可変手段を変化させることにより前記オゾン発生電極から発生するオゾン量を制御するため、高電圧発生手段を制御することなく、またイオン発生電極のイオン発生にかかわらず、オゾン発生電極から発生するオゾン量を制御することが可能となる。
【０００８】
なお、使用するインピーダンス素子が抵抗の場合、オゾン発生電極への印加電圧が最も出力電圧が小さくなるような抵抗値を選択すると、発生するオゾン量の変動量が大きくなる。
【０００９】
更に、上記の抵抗を接続した場合に、オゾン発生量が零になるように印加電圧を調整しておくと、オゾン発生量の間欠制御が可能となる。
【００１０】
請求項２では、請求項１記載のイオン発生器において、前記インピーダンス可変手段を前記オゾン発生電極の低電位側に接続したため、高電位側に接続した場合に必要となる高電圧部との電気的絶縁を確保する必要がなくなり、ＦＥＴやトランジスタを利用したインピーダンス切換手段をＧＮＤ電位等の低電位を基準電位として動作させて、高電圧発生手段を制御することなく、オゾン発生電極から発生するオゾン量を制御することが可能となる。
【００１１】
請求項３では、請求項１乃至２記載のイオン発生器において、前記インピーダンス可変手段と直列にノイズ低減用のインピーダンス素子を接続したため、インピーダンス可変手段の開閉に関わらず、常にノイズを低減した状態で、高電圧発生手段を制御することなく、オゾン発生電極から発生するオゾン量を制御することが可能となる。
【００１２】
請求項４では、高電圧を発生する高電圧発生手段と、前記高電圧発生手段の出力に接続されイオンを発生するイオン発生電極を有するイオン発生器において、前記高電圧発生手段の出力に前記イオン発生電極と並列に接続されたオゾンを発生するオゾン発生電極と、前記オゾン発生電極と高電圧発生手段との間に接続された整流素子と、前記整流素子と並列に接続されたスイッチング手段を有し、前記スイッチング手段を切り換えることによりオゾン発生電極から発生するオゾン量を制御するため、高電圧発生手段を制御することなく、オゾン発生電極から発生するオゾン量を制御することが可能となる。
【００１３】
ここで、前記整流素子に負にバイアスされた脈流電圧が印加されており、整流素子のカソード側を高電圧発生手段側に接続した場合、スイッチング手段を閉にすると、オゾン発生電極へは負の脈流高電圧が印加されてオゾン量は増加し、開にした場合は、整流素子によって整流された負のＤＣ高電圧が印加されるためオゾン量は減少する。
【００１４】
一般にオゾン発生電極への印加電圧が急激に変化する時に、オゾンが多く発生するため、脈流高電圧を印加する方が発生するオゾン量は多くなる。
【００１５】
逆に、整流素子のアノード側を高電圧発生手段側に接続した場合、スイッチング手段を閉にすると、オゾン発生電極へは負の脈流高電圧が印加されてオゾン量は増加し、開にした場合は、整流素子は負の電圧をカットするためオゾン量は零になる。
【００１６】
本発明の内容を、より理解しやすくするため、以下実施例を用いて詳説する。
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のイオン発生器の一実施例の概略図である。本イオン発生器は、高電圧発生器１、負イオン発生電極２及びオゾン発生電極３から構成されるイオン発生器であり、高電圧発生器１より高圧出力線７を介して負イオン発生電極２に高電圧が印加されると、電極先端部で起こるコロナ放電によって負イオンが発生し、同様に高電圧発生器１より高圧出力線８を介してオゾン発生電極３に高電圧が印加されると、電極部で起こるコロナ放電によってオゾンが発生する。
【００１７】
図２に、本実施例に使用するオゾン発生電極３の構成図を示す。オゾン発生電極３は、コイル状のばね構造である放電電極３ｂをセラミック基板３ｃに押し当てた状態で、両者を電極ホルダー３ａに取り付けた構成となっている。
【００１８】
セラミック基板３ｃは、板厚０．６３５ｍｍのセラミック板の片面に誘導電極３ｄが印刷・焼成され、この誘導電極３ｄに高圧出力線８が半田付けされており、誘導電極３ｄ及び半田付部３ｅはエポキシ樹脂３ｆで覆われている。
【００１９】
また、放電電極３ｂとＧＮＤ線９との間には、負荷抵抗１０が接続され、半田付部３ｅを含めてエポキシ樹脂３ｆで覆われている。ここで、負荷抵抗１０は放電ノイズを低減する役目もある。
【００２０】
図３に、本実施例のイオン発生器の回路構成のブロック図を示す。高電圧発生器１は、ＤＣ電源１１より＋入力リード線４と−入力リード線５間に印加された入力電圧を高電圧発生回路１ａ内の圧電トランスで昇圧し、高電圧発生回路１ａとＧＮＤレベル１ｄ間にダイオード１ｃを、高圧出力線７と高電圧発生回路１ａ間にダイオード１ｂをそれぞれ接続することで、負イオン発生電極２に図４に示す負のＤＣ高電圧Ｂ、同時にオゾン発生電極３に図４に示す負の脈流高電圧Ａを印加する圧電トランス方式高電圧発生器である。
【００２１】
オゾン発生電極３とＧＮＤ線９との間に接続された負荷抵抗１０の抵抗値を変化させると、出力負荷状態が変化するために、抵抗値に対応した出力電圧、イオン発生量及びオゾン発生量が得られる。
【００２２】
図５に負イオン発生電極へ出力される出力電圧と負荷抵抗１０の抵抗値との関係を、図６にオゾン発生量、イオン発生量と負荷抵抗１０の抵抗値との関係を示す。負荷抵抗１０の抵抗値は、０．１ＭΩ〜１０００ＭΩの範囲で変化させている。
【００２３】
図５より、負荷抵抗値が０．１ＭΩから０．６ＭΩの範囲では負荷抵抗値が大きくなると出力電圧は小さくなり、０．６ＭΩ以上の範囲では負荷抵抗値が大きくなると出力電圧も大きくなることが分かる。
【００２４】
図６より、負イオン発生量は図５の出力電圧曲線と類似した曲線が得られているが、オゾン発生量は負荷抵抗値が０．５ＭΩから２ＭΩの範囲で零となり、０．５ＭΩより小さくなると急激に大きくなることが分かる。
【００２５】
図５及び図６の曲線は、巻線トランス方式高電圧発生器を使用しても同様に得られる。
【００２６】
図７にオゾン発生量を制御可能なイオンオゾン発生器の一実施例１を示す。本発生器は、図３のイオン発生器の抵抗値０．１ＭΩの負荷抵抗１０と大地アース１４との間に抵抗値１ＭΩの負荷抵抗１２が直列に接続されており、負荷抵抗１２と並列にオゾン発生量切換スイッチ１３が接続されている。
【００２７】
オゾン発生量制御回路１５は、内蔵される時間計測回路１６を用いて、動作開始後１０分間はオゾン発生量切換スイッチ１３をＯＮさせ、１０分経過するとその後５０分間ＯＦＦさせ、以降それを繰り返すようにオゾン発生量切換スイッチ１３を制御している。
【００２８】
ここで、オゾン発生量切換スイッチ１３がＯＮの時は、オゾン発生電極３と大地アース１４間の合成負荷抵抗値は負荷抵抗１０の抵抗値０．１ＭΩであり、ＯＦＦの時は、負荷抵抗１０及び負荷抵抗１２の抵抗値を加えた１．１ＭΩとなる。
【００２９】
したがって図６より、オゾン発生量はＯＮ時に大きくなり、ＯＦＦ時に零になるのに対して、負イオン発生量はＯＮ、ＯＦＦ時に変化がほとんどないと考えられる。
【００３０】
図８に、本実施例１のイオン発生器のオゾン発生量・負イオン発生量の経時変化グラフを示す。動作開始から１０分間はオゾン発生量切換スイッチ１３がＯＮとなって、オゾン発生量が０．８ｍｇ／ｈｒであるのに対し、１０分後から６０分後まではオゾン発生量切換スイッチ１３がＯＦＦとなって、オゾン発生量は零となっており、オゾン発生量が間欠動作していることが分かる。
【００３１】
この時、負イオン発生量はＯＮ、ＯＦＦ時に変化がほとんどないことが分かる。
【００３２】
本実施例では、負荷抵抗１２及びオゾン発生量切換スイッチ１３をオゾン発生電極３より低電位側に接続しているが、高電圧発生器１とオゾン発生電極３の間に接続しても同様の結果が得られる。
【００３３】
図９にオゾン発生量を制御可能なイオン発生器の一実施例２を示す。本発生器は、図３の発生器の抵抗値０．１ＭΩの負荷抵抗１０とＧＮＤレベル１ｄとの間に抵抗値１ＭΩの負荷抵抗１ｅが直列に接続されており、負荷抵抗１ｅと並列にオゾン発生量切換スイッチ１ｆが接続されている。
【００３４】
オゾン発生量制御回路１ｇは、オゾン発生電極３が設置されている空間内の臭気を検出し、その臭気に応じた電気信号を外部信号入力線６へ出力するニオイセンサ１７からの電気信号を元に、オゾン発生量切換スイッチ１ｆを切り換える。
【００３５】
空間内の臭気が多い場合は、オゾン発生量切換スイッチ１ｆをＯＮしてオゾンを０．８ｍｇ／ｈｒ発生させ、逆に通常の臭気が少ない場合は、オゾン発生量切換スイッチ１ｆをＯＦＦしてオゾンを発生させない。
【００３６】
この時、負イオン発生量はＯＮ、ＯＦＦ時に変化がほとんどないため、負イオン発生量の変化量を抑えつつ、所定の空間内の臭気に応じてオゾン発生量を間欠制御することで、空間内の臭気と残留オゾンを極力少なくすることができる。
【００３７】
本実施例２のイオン発生器のオゾン発生量切換スイッチ１ｆにトランジスタ１ｍを使用した場合の回路構成のブロック図を図１０に示すが、この場合も同様の効果が得られる。
【００３８】
図１１にオゾン発生量を制御可能なイオン発生器の一実施例３を示す。本発生器は、図３の高電圧発生回路１ａと高圧出力線８との間にダイオード１ｈが、そのダイオード１ｈに並列にオゾン発生量切換スイッチ１ｉが接続されている。
【００３９】
オゾン発生電極３に接続された負荷抵抗１０の抵抗値は０．１ＭΩであり、他端はＧＮＤレベル１ｄに接続されている。
【００４０】
オゾン発生量制御回路１ｇは、内蔵される時間計測回路１ｊを用いて、動作開始後１０分間はオゾン発生量切換スイッチ１３をＯＮさせ、１０分経過するとその後５０分間ＯＦＦさせ、以降それを繰り返すようにオゾン発生量切換スイッチ１ｉを制御している。
【００４１】
オゾン発生量切換スイッチ１ｉがＯＮの時は、ダイオード１ｈが短絡されるため、オゾン発生電極３には図４に示すような負の脈流高電圧Ａが印加され、オゾン発生量が多くなる。ＯＦＦの時は、図４に示すような負のＤＣ高電圧Ｂが印加され、オゾン発生量が零もしくは少なくなる。
【００４２】
オゾンは、オゾン発生電極への印加電圧が急激に変化する時に多く発生するため、図４の脈流高電圧Ａの方が、ＤＣ高電圧Ｂよりもオゾンが多く発生するのである。
【００４３】
図１１に、本実施例３のイオン発生器のオゾン発生量・負イオン発生量の経時変化グラフを示す。動作開始から１０分間はオゾン発生量切換スイッチ１３がＯＮとなって、オゾン発生量が０．８ｍｇ／ｈｒであるのに対し、１０分後から６０分後まではオゾン発生量切換スイッチ１３がＯＦＦとなって、オゾン発生量は零となっており、オゾン発生量が間欠動作していることが分かる。
【００４４】
この時、負イオン発生量はＯＮ、ＯＦＦ時に変化しているが、オゾン発生量の変化量と比較して少ないことが分かる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、高電圧を発生する高電圧発生手段と、前記高電圧発生手段の出力に接続されイオンを発生するイオン発生電極とを有するイオン発生器において、前記高電圧発生手段の出力に前記イオン発生電極と並列に接続されたオゾンを発生するオゾン発生電極と、前記オゾン発生電極と直列に接続されたインピーダンス可変手段とを有し、前記インピーダンス可変手段を変化させることにより前記オゾン発生電極から発生するオゾン量を制御するため、高電圧発生手段を制御することなく、オゾン発生電極から発生するオゾン量を制御することが可能となる。
【００４６】
請求項２の発明によれば、請求項１記載のイオン発生器において、前記インピーダンス可変手段を前記オゾン発生電極の低電位側に接続したため、高電位側に接続した場合に必要となる高電圧部との電気的絶縁を確保する必要がなくなり、ＦＥＴやトランジスタを利用したインピーダンス切換手段をＧＮＤ電位等の低電位を基準電位として動作させて、高電圧発生手段を制御することなく、オゾン発生電極から発生するオゾン量を制御することが可能となる。
【００４７】
請求項３の発明によれば、請求項１乃至２記載のイオン発生器において、前記インピーダンス可変手段と直列にノイズ低減用のインピーダンス素子を接続したため、インピーダンス可変手段の開閉に関わらず、常にノイズを低減した状態で、高電圧発生手段を制御することなく、オゾン発生電極から発生するオゾン量を制御することが可能となる。
【００４８】
請求項４の発明によれば、高電圧を発生する高電圧発生手段と、前記高電圧発生手段の出力に接続されイオンを発生するイオン発生電極を有するイオン発生器において、前記高電圧発生手段の出力に前記イオン発生電極と並列に接続されたオゾンを発生するオゾン発生電極と、前記オゾン発生電極と高電圧発生手段との間に接続された整流素子と、前記整流素子と並列に接続されたスイッチング手段を有し、前記スイッチング手段を切り換えることによりオゾン発生電極から発生するオゾン量を制御するため、高電圧発生手段を制御することなく、オゾン発生電極から発生するオゾン量を制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオン発生器の一実施例の概略図
【図２】本実施例に使用するオゾン発生電極３の構成図
【図３】本実施例のイオン発生器の回路構成のブロック図
【図４】脈流高電圧ＡとＤＣ高電圧Ｂの出力波形図
【図５】負イオン発生電極へ出力される出力電圧と
負荷抵抗１０の抵抗値との関係
【図６】オゾン発生量、イオン発生量と負荷抵抗１０の抵抗値との関係
【図７】オゾン発生量を制御可能なイオン発生器の一実施例１
【図８】本実施例１のイオン発生器のオゾン発生量・負イオン発生量の経時変化グラフ
【図９】オゾン発生量を制御可能なイオン発生器の一実施例２
【図１０】実施例２のイオン発生器のオゾン発生量切換スイッチ１ｆにトランジスタ１ｍを使用した場合の回路構成のブロック図
【図１１】オゾン発生量を制御可能なイオン発生器の一実施例３
【図１２】本実施例３のイオン発生器のオゾン発生量・負イオン発生量の経時変化グラフ
【符号の説明】
１・・・高電圧発生器、１ａ・・・高電圧発生回路、
１ｂ，１ｃ，１ｈ，１ｋ・・・ダイオード、１ｄ・・・ＧＮＤレベル、
１ｅ，１０，１２・・・負荷抵抗、１ｆ，１ｉ，１３・・・オゾン発生切換スイッチ、
１ｊ，１６・・・時間計測回路、１ｇ，１５・・・オゾン発生量制御回路、
１ｍ・・・トランジスタ、２・・・負イオン発生電極、３・・・オゾン発生電極、
４・・・＋入力リード線、５・・・−入力リード線、６・・・外部信号入力線、
７，８・・・高圧出力線、９・・・ＧＮＤ線、１１・・・ＤＣ電源、１４・・・大地アース、
１７・・・ニオイセンサ
３ａ・・・電極ホルダー、３ｂ・・・放電電極、３ｃ・・・セラミック基板、
３ｄ・・・誘導電極、３ｅ・・・半田付け部、３ｆ・・・エポキシ樹脂、
Ａ・・・脈流高電圧、Ｂ・・・ＤＣ高電圧
【図１】
2004216037.tif 000003
【図２】
2004216037.tif 000004
【図３】
2004216037.tif 000005
【図４】
2004216037.tif 000006
【図５】
2004216037.tif 000007
【図６】
2004216037.tif 000008
【図７】
2004216037.tif 000009
【図８】
2004216037.tif 000010
【図９】
2004216037.tif 000011
【図１０】
2004216037.tif 000012
【図１１】
2004216037.tif 000013
【図１２】
2004216037.tif 000014