(57)【要約】【課題】高電圧パルスを印加し放電により空気清浄を行う電源装置において放電音を低減すること。【解決手段】スイッチング素子４のオン、オフにより、昇圧トランス３の２次巻線３ｂに接続された負荷７に高電圧パルスを繰り返し印加し、放電により空気清浄を行うための電源装置において、負荷７の放電による騒音を低減するために、スイッチング素子４の第１の駆動信号と第１の駆動信号から所定の遅延時間ｔｄ後にスイッチング素子４を再びオンする第２の駆動信号とを制御する制御手段４２を備えることで放電音の低騒音化が可能となる。【選択図】図１
2005269319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と第１の抵抗と昇圧トランスとスイッチング素子とダイオードと第２の抵抗と前記スイッチング素子を駆動する駆動手段を備え、前記直流電源と前記第１の抵抗と前記昇圧トランスの１次巻線と前記スイッチング素子を環状に直列に接続し、前記ダイオードのカソードを前記昇圧トランスの１次巻線の前記第１の抵抗が接続された側に接続し、前記ダイオードのアノードを前記第２の抵抗の一方の端子に接続し、前記第２の抵抗の他方の端子を前記昇圧トランスの１次巻線の前記スイッチング素子に接続された側に接続し、前記スイッチング素子のオン、オフにより、前記昇圧トランスの２次巻線に接続された負荷に高電圧パルスを繰り返し印加し、放電により空気清浄を行うための電源装置において、前記負荷の放電による騒音を低減するために、前記スイッチング素子の第１の駆動信号と前記第１の駆動信号から所定の遅延時間ｔｄ後に前記スイッチング素子を再びオンする第２の駆動信号とを制御する制御手段を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記所定の遅延時間ｔｄを放電音の任意の周波数成分ｆｓにより決定し、ｔｄが略（２ｎ−１）／２／ｆｓ（ｎは自然数）であることを特徴とした請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
上記任意の周波数成分ｆｓを放電音の周波数成分の中で、最も騒音レベルの高い周波数成分ｆｐとすることを特徴とした請求項２記載の電源装置。
【請求項４】
前記所定の遅延時間ｔｄを放電音の任意の周波数成分ｆｔにより決定し、ｔｄが略ｎ／ｆｔ（ｎは自然数）とならないようにすることを特徴とした請求項１記載の電源装置。
【請求項５】
前記任意の周波数成分ｆｔを放電音の周波数成分の中で、最も騒音レベルの高い周波数成分ｆｐとならないようにすることを特徴とした請求項４記載の電源装置。
【請求項６】
前記自然数ｎが１であることを特徴とした請求項２記載の電源装置。
【請求項７】
前記所定の遅延時間ｔｄを非可聴域となる周波数ｆｘを周波数範囲ｆｘｍｉｎ≦ｆｘ≦ｆｘｍａｘとするときｆｘｍａｘにより決定し、ｔｄ≦１／ｆｘｍａｘとすることを特徴とした請求項１記載の電源装置。
【請求項８】
前記スイッチング素子の第１の駆動信号と第２の駆動信号のオン幅を略等しくすることを特徴とした請求項１記載の電源装置。
【請求項９】
前記所定の遅延時間ｔｄを非可聴域の周波数成分ｆｘを周波数範囲ｆｘｍｉｎ≦ｆｘ≦ｆｘｍａｘとするときｆｘｍｉｎにより決定し、ｔｄ≦１／２／ｆｘｍｉｎとすることを特徴とした請求項１記載の電源装置。
【請求項１０】
前記スイッチング素子の第１の駆動信号または第２の駆動信号の繰り返し周波数ｆの周波数範囲を、前記スイッチング素子の第２の駆動信号を省略し第１の駆動信号のみで動作した場合に必要な繰り返し周波数ｆ１の周波数範囲をｆｍｉｎ≦ｆ１≦ｆｍａｘとするとき、ｆｍｉｎ／２≦ｆ≦ｆｍａｘ／２であることを特徴とした請求項１記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電圧パルスの印加により放電を発生させて殺菌、空気中の有害物質等を浄化する装置に使用可能な高電圧パルス発生用の電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の高電圧パルス発生用の電源装置として昇圧トランスの１次巻線に電流を流して電磁エネルギーを蓄積し、その電流を遮断することによる巻線の反発電圧を２次巻線に伝えて高電圧パルスを得る方法が種々考案されている。以下にこれら従来例の構成と動作について図面を用いて説明する。
【０００３】
図１８は従来の電源装置の構成図で、直流電源１、１次巻線３ａ、２次巻線３ｂを有する昇圧トランス３、スイッチング素子４、ダイオード５、電源装置の負荷７、インダクタ１３、コンデンサ１４が図の通り接続されている。前記負荷７は放電をさせる電極構造を有し、電気的には主として静電容量の特性を示す。また駆動手段４１は前記スイッチング素子４を駆動する信号を生成する。
【０００４】
以上の構成において、その動作を説明する。スイッチング素子４が駆動手段４１からの信号によりオンさせられると、直流電源１から昇圧トランス３の１次巻線３ａに図１９に示すような概略直線状に増加する電流が流れ、前記１次巻線３ａに電磁エネルギーが蓄積される。次に駆動手段４１からの信号によりスイッチング素子４がオフさせられると、前記１次巻線３ａに反発電圧が発生する。それが昇圧トランス３の巻線比に応じて２次巻線３ｂに伝達され、２次巻線３ｂに大きな電圧が発生する。これを励振源としてインダクタ１３、コンデンサ１４で共振が起こり、図１９に示すようなピークが高く、幅の狭いパルス電圧が発生し、これが負荷７に印加されることとなる。２次側の共振により、再度昇圧トランス巻線３ａ、３ｂの電圧極性が反転して１次巻線３ａの電圧が直流電源１の電圧を超えるとダイオード５が導通し、直流電源１にエネルギーが回生される。２次側の共振により以上のような動作が繰返される結果、ダイオード５には図１９に示すような回生電流が流れる。これらの基本動作をもとに、さらに出力電圧パルスの立ち上がり速度を上げるために、図２０のように２次側に高圧スイッチ１５を設け、コンデンサ１４の電圧がピークに達した瞬間に高圧スイッチ１５を導通させて負荷７に電圧パルスを印加する方法が考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
さらに、放電にともなう騒音を低減する手法としてパルス状の放電電圧の繰り返し周波数を１０ｋｐｐｓ以上または１００ｐｐｓ以下とすることにより、発生する放電音が人間の可聴域以外の周波数となり、その音が騒音として聞こえないか、もしくは聞き取りにくい音とする方法が考案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、放電にともなう騒音を低減する別の手法として、複数の放電ユニットに印加する放電電圧の位相を調整することにより、高電圧放電による放電音を低減する方法が考案されている。以下にこれら従来例の構成と動作を図面を用いて説明する。
【０００７】
図２１はＡＣ電源から供給された電圧が並列にそれぞれ第１の高圧発生器２０と第２の高圧発生器２１に供給される。そして、第１の高圧発生器２０で発生した高圧が第１の放電部２２にそのまま供給される。第２の高圧発生器２１で発生した高圧は、第２の放電部２３に供給される。第２の高圧発生器２１の手前に位相調整装置２４を設けている。即ち、ＣＲ回路によって構成された位相調整装置２４によって、第２の高圧発生器２１に供給される交流電圧を９０°ずらすものである。図２２が、その波形図を示すものであり、図２２中（Ａ）がＡＣ電源から供給される交流電圧及び第１の高圧発生器２０に供給される電圧の波形図であり、（Ｂ）が第１の放電部２２に供給されるパルスの波形図であり、（Ｃ）が位相調整回路２４によって９０°位相がずれた第２の高圧発生器２１に供給される波形図であり、（Ｄ）が第２の放電部２３に供給されるパルスの波形図である。
【０００８】
このように、２つの放電部２２、２３に供給される高電圧の位相をずらせることにより、放電電極で発生する放電音やノイズを低減する方法が考案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１０−２２４１８７号公報
【特許文献２】特開２００２−３４５９３８号公報
【特許文献３】特開２００２−２３８９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら特許文献１の構成では、出力電圧のピークはスイッチング素子４をオフした直後に発生するが、その波高値はスイッチング素子４のオフ時の速度に大きく依存するため、スイッチング素子４の部品ばらつきの影響を受けやすいという課題を有していた。また、出力電圧のパルス幅は２次側の共振時定数に依存するためパルス幅の制御ができないため負荷７の電極において安定したストリーマ放電を実現できないという課題を有していた。また、スイッチング素子４のオフ時に昇圧トランス３の漏れインダクタンスにより大きなサージ電圧が発生し、それがスイッチング素子４に印加されるためスイッチング素子４に高耐圧が必要になるとともに、スイッチングノイズが大きくなるという課題も有していた。また、２次側回路に高耐圧のスイッチング素子が必要となり、装置の大型化、コストアップにつながるという課題も有していた。
【００１０】
一方、放電音の低減に関しては特許文献２の例ではパルス状の放電電圧の放電周波数を人間の可聴域以外の周波数としているが、放電の周期に依存する周期音は低減されるものの、放電特有の音が依然として残り、これが根本的に低減できないという課題を有していた。さらに、特許文献３の例では高圧発生器と放電部が各々２組ずつ必要となり装置の大型化、コストアップにつながるという課題と放電特有の音が依然として残り、これが根本的に低減できないという課題をも有していた。
【００１１】
そこで、本発明は、前記従来の課題を解決するもので、放電の安定化と低騒音化を実現する電源装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電源装置は、直流電源と第１の抵抗と昇圧トランスとスイッチング素子とダイオードと第２の抵抗と前記スイッチング素子を駆動する駆動手段を備え、前記直流電源と前記第１の抵抗と前記昇圧トランスの１次巻線と前記スイッチング素子を環状に直列に接続し、前記ダイオードのカソードを前記昇圧トランスの１次巻線の前記第１の抵抗が接続された側に接続し、前記ダイオードのアノードを前記第２の抵抗の一方の端子に接続し、前記第２の抵抗の他方の端子を前記昇圧トランスの１次巻線の前記スイッチング素子に接続された側に接続し、前記スイッチング素子のオン、オフにより、前記昇圧トランスの２次巻線に接続された負荷に高電圧パルスを印加し放電により空気清浄を行うための電源装置において、前記負荷での放電時に発生する放電音を低減するために、前記スイッチング素子の第１の駆動信号と前記第１の駆動信号から所定の遅延時間後に前記スイッチング素子を再びオンする第２の駆動信号とを制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
これによって、前記スイッチング素子の導通中に出力電圧がピークまで立ち上がり、その後自然に減少するため、スイッチング素子のオン幅で出力電圧パルスの波高値およびパルス幅が制御可能となり、特性の安定化が容易となるとともに、前記スイッチング素子の第１の駆動信号と第２の駆動信号により発生した放電にともなう放電音が互いに打ちけされることで放電音を低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電源装置によれば、出力電圧の波高値およびパルス幅の制御が容易となり、安定した出力電圧パルスを得ることができ、放電音を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１の発明は直流電源と第１の抵抗と昇圧トランスとスイッチング素子とダイオードと第２の抵抗と前記スイッチング素子を駆動する駆動手段を備え、前記直流電源と前記第１の抵抗と前記昇圧トランスの１次巻線と前記スイッチング素子を環状に直列に接続し、前記ダイオードのカソードを前記昇圧トランスの１次巻線の前記第１の抵抗が接続された側に接続し、前記ダイオードのアノードを前記第２の抵抗の一方の端子に接続し、前記第２の抵抗の他方の端子を前記昇圧トランスの１次巻線の前記スイッチング素子に接続された側に接続し、前記スイッチング素子のオン、オフにより、前記昇圧トランスの２次巻線に接続された負荷に高電圧パルスを繰り返し印加し、放電により空気清浄を行うための電源装置において、前記負荷の放電による騒音を低減するために、前記スイッチング素子の第１の駆動信号と前記第１の駆動信号から所定の遅延時間ｔｄ後に前記スイッチング素子を再びオンする第２の駆動信号とを制御する制御手段を備えたことにより、スイッチング素子のオン幅で出力電圧パルスの波高値およびパルス幅が制御可能となり、特性の安定化が容易となるとともに、前記スイッチング素子の第１の駆動信号と第２の駆動信号により発生した放電音が互いに打ちけされることにより、放電音を低減することができる。
【００１６】
第２の発明は第１の発明の所定の遅延時間ｔｄを放電音の任意の周波数成分ｆｓにより決定し、ｔｄを略（２ｎ−１）／２／ｆｓ（ｎは自然数）とすることで、前記制御手段の第１の駆動信号と第２の駆動信号により発生した放電音が互いに打ちけされることにより、の任意の周波数成分の騒音レベルを低減できる。
【００１７】
第３の発明は第１の発明の所定の遅延時間ｔｄを放電音の周波数成分の中で、騒音レベルが最も高い周波数成分の周波数ｆｐにより決定し、ｔｄを略（２ｎ−１）／２／ｆｐ（ｎは自然数）とすることで、前記制御手段の第１の駆動信号と第２の駆動信号により発生した放電音の最も大きな周波数成分の騒音レベルを低減できるので、より放電音を低減することができる。
【００１８】
第４の発明は第１の発明の所定の遅延時間ｔｄを放電音の任意の周波数成分ｆｓにより決定し、ｔｄを略ｎ／ｆｔ（ｎは自然数）とならないようにすることで、前記制御手段の第１の駆動信号と第２の駆動信号により発生した放電音の任意の周波数成分の騒音レベルの増大を防止できる。
【００１９】
第５の発明は特に第１の発明の所定の遅延時間ｔｄを放電音の周波数成分の中で、騒音レベルが最も高い周波数成分の周波数ｆｐにより決定し、ｔｄを略ｎ／ｆｐ（ｎは自然数）とならないようにすることで、前記制御手段の第１の駆動信号と第２の駆動信号により発生した放電音の最も大きな周波数成分の騒音レベルを増大することを防止することができるので実聴感として致命的な騒音に至ることを防止することができる。
【００２０】
第６の発明は特に第２の発明の前記自然数ｎを１とすることにより、前記スイッチング素子の第２の駆動信号による放電音の打ち消し効果が最も有効に作用するのでより一層放電音を低減することができる。
【００２１】
第７の発明は第１の発明の前記所定の遅延時間ｔｄを非可聴域となる周波数ｆｘを周波数範囲ｆｘｍｉｎ≦ｆｘ≦ｆｘｍａｘとするときｆｘｍａｘにより決定し、ｔｄ≦１／ｆｘｍａｘとすることで、放電音の増大する周波数成分を非可聴域の周波数成分とすることができるので、より効果的に放電音を低減することができる。
【００２２】
第８の発明は特に前記スイッチング素子の第１の駆動信号と第２の駆動信号のオン幅を略等しくすることにより、前記スイッチング素子の第１の駆動信号と第２の駆動信号により負荷に印加される電圧波形の波高値およびパルス幅を等しくすることができ、第１の駆動信号による放電音と第２の駆動信号による放電音のスペクトルが略等しくなるので、互いに打ちけされる効果が大きくなり、さらに放電音を低減することができる。
【００２３】
第９の発明は前記所定の遅延時間ｔｄを非可聴域の周波数成分ｆｘを周波数範囲ｆｘｍｉｎ≦ｆｘ≦ｆｘｍａｘとするときｆｘｍｉｎにより決定し、ｔｄ≦１／２／ｆｘｍｉｎとすることで、放電音の低減する周波数成分をｆｘｍｉｎ以上の可聴域とすることができるため、可聴域にて放電音の低減効果を得られる。
【００２４】
第１０の発明は前記スイッチング素子の第１の駆動信号または第２の駆動信号の繰り返し周波数ｆの周波数範囲を、前記スイッチング素子の第２の駆動信号を省略し第１の駆動信号のみで動作した場合に必要な繰り返し周波数ｆ１の周波数範囲をｆｍｉｎ≦ｆ１≦ｆｍａｘとするとき、ｆｍｉｎ／２≦ｆ≦ｆｍａｘ／２とすることにより、放電による除菌や有害物質除去といった性能を確保しつつ、放電音の騒音レベルを大幅に低減することができる。
【００２５】
以下、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】
（実施の形態１）
図１〜図８を用いて、本発明の実施の形態１を説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施の形態１における電源装置の構成を示すブロック図である。図１において、直流電源１と第１の抵抗２と昇圧トランス３の１次巻線３ａとスイッチング素子４は環状に直列に接続されている。前記スイッチング素子４は制御手段４２で制御される駆動信号に基づき駆動手段４１によりオン、オフされる。また、ダイオード５のカソードは前記昇圧トランス３の１次巻線３ａの前記第１の抵抗２が接続された側に接続され、前記ダイオード５のアノードは前記第２の抵抗６の一方の端子に接続され、前記第２の抵抗６の他方の端子は前記昇圧トランス３の１次巻線３ａの前記スイッチング素子４に接続された側に接続されている。さらに前記昇圧トランス３の２次巻線３ｂには電源装置の負荷７に相当する放電電極が接続されている。
【００２８】
以上の構成において、まず回路の基本動作を図２を用いて説明する。まず制御手段４２で生成された駆動信号に応じて駆動手段４１によりスイッチング素子４はスイッチングする。スイッチング素子４がオンすると、直流電源１から負荷７の容量を充電する電流と、昇圧トランス３の励磁インダクタンスに流れる電流が第１の抵抗２を介して供給される。前記負荷７の容量成分を充電する電流は、概略第１の抵抗２と負荷容量の１次換算値との積で表される時定数に基づいて増加する。また、昇圧トランス３の励磁インダクタンスに流れる電流はスイッチング素子４のオンと同時に０から概略直線的に増加する。ここで、前記負荷容量成分を充電する電流が、前記励磁インダクタンスに流れる電流よりも速く立ち上がるように第１の抵抗２の抵抗値を選定することにより、負荷７に印加される出力電圧の立ち上がりを速くすることができる。前記励磁インダクタンスに流れる電流が増加すると、第１の抵抗２による電圧降下が増加し、昇圧トランス３の１次巻線３ａの電圧が負荷容量に充電された電圧の１次換算値より小さくなり、負荷容量の電圧、すなわち出力電圧の低下が始まる。この直後にスイッチング素子４をオフすると、前記励磁インダクタンスに流れていた電流は第２の抵抗６、ダイオード５を環流し、やがて０となる。その後、昇圧トランス３の２次巻線３ｂと負荷７の容量の共振により、図２に示すような共振が発生し、そのエネルギーは主として第２の抵抗６で消費されながら減衰することとなる。以上の一連の動作によりパルス幅が２μｓ程度の高電圧パルス出力を得ることができる。なお、図２に示した波形は、直流電源１の電圧が２８０Ｖ、第１の抵抗２の抵抗値が１５Ω、昇圧トランス３の巻線比が１／３１、同励磁インダクタンスが３７μＨ、負荷７の容量が３７ｐＦ、第２の抵抗６の抵抗値が４．７Ωの場合の例である。
【００２９】
ここで、スイッチング素子４のオン幅を図２よりも小さくした場合の波形を図３に、大きくした場合の波形を図４に示す。基本動作は同様であるが、図３の場合にはスイッチング素子４のオフと同時に直流電源１からのエネルギー注入が停止するため、出力電圧パルスの波高値およびパルス幅がともに図２の場合より小さくなる。逆に、図４の場合にはパルスの波高値およびパルス幅がともに図２の場合より大きくなる。
【００３０】
以上の構成および動作により、スイッチング素子４のスイッチング速度に依存しない出力電圧パルスが得られ、出力電圧パルスの波高値およびパルス幅を制御することができる。また、第１の抵抗２によって直流電源１から供給される電流を抑制できるため、スイッチング素子４の電流容量低減ができる。さらに、第２の抵抗６とダイオード５による電流環流経路があるため、スイッチング素子４のオフ時のサージ電圧を抑制でき、スイッチング素子４に特別な高耐圧を必要とせず、不要輻射も低減できる。
【００３１】
なお、本実施の形態では昇圧トランス３の１次巻線３ａと２次巻線３ｂを同極性としたが、極性を逆としてもよい。また、スイッチング素子４は双方向スイッチとしたが、昇圧トランス３から直流電源１へ導通する片方向スイッチでもよい。
【００３２】
ここで、放電音を低減するための制御手段４２の動作について図５を用いて説明する。図５において、制御手段４２で生成された第１の駆動信号から所定の遅延時間ｔｄ後に第２の駆動信号を生成する。また、第１および第２の駆動信号の周波数をｆとし、その結果負荷７には第１の駆動信号と第２の駆動信号に同期した放電電圧が繰り返し印加されることとなる。
【００３３】
これにより、前記スイッチング素子４の第１の駆動信号と第２の駆動信号により発生した放電にともなう放電音を打ち消すことができる。この原理を図６を用いて説明する。図６において、３つの波形はそれぞれ、任意の周波数成分の騒音レベルを表し、横軸に時間を、縦軸にそれぞれ任意の周波数成分の騒音レベルを表している。なお、縦軸の騒音レベルは第１の駆動信号のみで放電を行った場合の騒音レベルのピーク値を１とした場合に対する比率で表している。波形Ａは第１の駆動信号による放電音の騒音波形を、波形Ｂは第１の駆動信号から遅延時間ｔｄ後に制御手段４２により生成される第２の駆動信号による放電音の騒音波形を、波形Ｃは第１の駆動信号と第２の駆動信号により発生した放電音の合成騒音波形を示す。図示のように波形Ｃでは波形Ａと波形Ｂの騒音波形が合成するため、振幅が波形Ａと比較して騒音の振幅が減少していることがわかる。このとき、低減できる放電音の周波数成分の周波数は１／２／ｔｄである。
【００３４】
本実施の形態の制御を用いて負荷７で放電を行った場合の騒音スペクトルを図７に、比較のため第２の駆動信号を省略し第１の駆動信号のみで制御した場合の騒音スペクトルを図８に示す。なお、放電周波数はともに５００Ｈｚ、第１の駆動信号と第２の駆動信号との遅延時間ｔｄは３６μｓとしている。図７と図８を比較し、図７において周波数１３．９ｋＨｚ付近の成分が約１０ｄＢ低減している。これは１／２／ｔｄ＝１／２／３６μｓ＝１３．９ｋＨｚの周波数成分が打ち消された結果であり、本実施の形態１の制御とすることで放電音の低減を実現したことを示す。
【００３５】
（実施の形態２）
図１〜図１０を用いて、本発明の実施の形態２を説明する。図１〜図８については実施の形態１のとおりであるので説明を省略する。
【００３６】
図９において、波形は横軸に時間を、縦軸にそれぞれ任意の周波数成分の騒音レベルを表している。なお、縦軸の騒音レベルは第１の駆動信号のみで放電を行った場合の騒音レベルのピーク値を１とした場合に対する比率で表している。ここで、波形Ａ１は第１の駆動信号による放電音の騒音波形を、波形Ｂ１は第１の駆動信号から遅延時間ｔｄ後に制御手段４２により生成される第２の駆動信号による放電音の騒音波形を、波形Ｃ１は第１の駆動信号と第２の駆動信号により発生した放電音の合成騒音波形を示す。図示のように波形Ｃ１では波形Ａ１と波形Ｂ１の騒音波形が合成するため、波形Ａ１と比較して騒音の振幅が減少していることがわかる。これにより低減できる放電音の周波数成分は１／２／ｔｄである。さらに波形Ａ２、Ｂ２、Ｃ２についても同様であるが、このとき低減した放電音の周波数成分は３／２／ｔｄである。さらに波形Ａ３、Ｂ３、Ｃ３も同様に低減した放電音の周波数成分は５／２／ｔｄである。
【００３７】
このように、遅延時間ｔｄと放電音の低減可能な任意の周波数成分ｆｓとの間にはｆｓ＝（２ｎ−１）／２／ｔｄなる関係が成り立つ。すなわち低減したい放電音の周波数成分ｆｓに対して、遅延時間ｔｄを略（２ｎ−１）／２／ｆｓ（ｎは自然数）とすることで、放電音の任意の周波数成分の低減が可能となる。
【００３８】
本実施の形態の制御を用いて負荷７で放電を行った場合の騒音スペクトルを図１０に示す。なお、放電周波数は５００Ｈｚ、第１の駆動信号と第２の駆動信号との遅延時間ｔｄは１０８μｓとしている。図１０と図８を比較し、図８において周波数４．６ｋＨｚおよび１３．９ｋＨｚ付近の成分が約１０ｄＢ低減している。これはｆｓ＝（２ｎ−１）／２／ｔｄ（ｎは自然数）、ｔｄ＝１０８μｓにおいて、ｎ＝１のときｆｓ＝４．６ｋＨｚ、ｎ＝２のときｆｓ＝１３．９ｋＨｚの周波数成分が打ち消された結果であり、放電音の低減を実現したことを示す。
【００３９】
（実施の形態３）
図８に示すとおり可聴域の周波数成分の騒音ピークレベルは１３．９ｋＨｚであり、この周波数成分において騒音レベルを低減する場合には実施の形態２で説明したとおり、遅延時間ｔｄは略（２ｎ−１）／２／１３．９ｋＨｚ（ｎは自然数）とすると良い。つまりｎ＝１のときｔｄ＝３６μｓ、ｎ＝２のときｔｄ＝１０８μｓとなる。ｔｄ＝３６μｓの場合には図７の騒音スペクトルを、ｔｄ＝１０８μｓの場合には図１０の騒音スペクトルに示すように、図８の場合と比較して１３．９ｋＨｚ付近の騒音スペクトルを低減できることがわかる。このとき実聴感としては最も良化することから、放電音の騒音レベルのピーク値に相当する周波数成分に対して本実施の形態の制御を行うことが有効である。
【００４０】
（実施の形態４）
図１〜図１１を用いて、本発明の実施の形態４を説明する。図１〜図１０については実施の形態１の通りであるので説明を省略する。
【００４１】
図１１において、それぞれの波形は横軸に時間を、縦軸に任意の周波数成分の騒音レベルを表している。なお、騒音レベルは第１の駆動信号による放電音の騒音レベルのピーク値を１とした場合に対する比率で表している。ここで、波形Ａ１は第１の駆動信号による放電音の騒音波形を、波形Ｂ１は第１の駆動信号から遅延時間ｔｄ後に制御手段４２により生成される第２の駆動信号による放電音の騒音波形を、波形Ｃ１は第１の駆動信号と第２の駆動信号により発生した放電音の合成騒音波形を示す。図示のように波形Ｃ１では波形Ａ１と波形Ｂ１の騒音波形が合成するため、騒音レベルの振幅が波形Ａ１と比較して増大していることがわかる。これにより増大する放電音の周波数成分は１／ｔｄである。さらに波形Ａ２、Ｂ２、Ｃ２についても同様であるが、このとき増大する放電音の周波数成分は２／ｔｄである。
【００４２】
このように、遅延時間ｔｄと放電音が増大する任意の周波数成分ｆｔとの間にはｆｔ＝ｎ／ｔｄ（ｎは自然数）なる関係が成り立つ。すなわち遅延時間ｔｄを放電音を増大させたくない周波数成分ｆｔに対して、遅延時間ｔｄを略ｎ／ｆｔ（ｎは自然数）とならないようにすることで、放電音の任意の周波数成分の増大を防止することができる。
【００４３】
（実施の形態５）
図１〜図１２を用いて、本発明の第５の実施の形態を説明する。図１〜図１１については実施の形態４の通りであるので説明を省略する。
【００４４】
図８に示すとおり可聴域の周波数成分の騒音ピークレベルは１３．９ｋＨｚであり、この周波数成分において騒音レベルを増大しないようにするためには、実施の形態４で説明したとおり、遅延時間ｔｄを略ｎ／１３．９ｋＨｚ（ｎは自然数）とならないようにする。これにより、放電音の任意の周波数成分ｆｔの騒音レベル増大を防止することができる。ｔｄ＝１／１３．９ｋＨｚ＝７２μｓの場合には図１２に示すように、騒音のピークレベルの周波数成分である１３．９ｋＨｚ付近で図８の場合と比較して騒音スペクトルが増大しているのがわかる。また、実聴感としても相当悪化することとなる。
【００４５】
そこで、騒音レベルの増大する周波数ｆｔを騒音レベルがピークである周波数を避け、つまり可聴域の周波数成分のピーク値である周波数ｆｐとしないことにより、放電音の増音を防止することができ、実聴感としても致命的な騒音に至ることを防止することができる。
【００４６】
（実施の形態６）
図１〜図１３を用いて、本発明の第６の実施の形態を説明する。図１〜図１２については実施の形態５のとおりであるので説明を省略する。
【００４７】
図１３において、それぞれの波形は横軸に時間を、縦軸に任意の周波数成分の騒音レベルを表している。なお、縦軸の騒音レベルは第１の駆動信号による放電音の騒音レベルのピーク振幅を１とした場合に対する比率で表している。ここで、波形Ａ１は第１の駆動信号による放電音の周波数成分がｆｓのときの騒音波形を示す。波形Ｂ１は波形Ａ１の周波数成分ｆｓにおける騒音レベルを低減するために第１の駆動信号からｔｄ後に制御手段４２により生成される第２の駆動信号による放電音の騒音波形を示す。波形Ｂ１の遅延時間ｔｄは略（２ｎ−１）／２／ｆｓ（ｎは自然数）とし、特にｎ＝１の場合の場合を示す。波形Ｃ１は波形Ａ１と波形Ｂ１の合成波形であり、波形Ｃ１の振幅が小さくなっているので、騒音レベルを低減できることを示している。同様に波形Ｂ２では遅延時間ｔｄを略（２ｎ−１）／２／ｆｓ（ｎは自然数）とし、特にｎ＝２とした場合の騒音波形を示し、波形Ｃ２は波形Ａ１と波形Ｂ２の合成波形である。波形Ｂ３についても同様に遅延時間ｔｄを略（２ｎ−１）／２／ｆｓ（ｎは自然数）とし、特にｎ＝３とした場合の騒音波形を示し、波形Ｃ３は波形Ａ１と波形Ｂ３の合成波形である。
【００４８】
波形Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の合成波形を比較して、Ｃ１の波形が最も騒音の発生している期間が短く、つまりｎ＝１のとき最も放電音の低減を実現できることを示している。
【００４９】
以上のように第１の駆動信号から第２の駆動信号を入力する遅延時間ｔｄにおいて、放電音の周波数成分ｆｓを低減するためｔｄを略（２ｎ−１）／２／ｆｓ（ｎは自然数）において、ｎ＝１とすることで、任意の周波数ｆｓにおいて放電音が発生する時間が最も短くなるので、放電音低減の効果を大きくすることができる。
【００５０】
（実施の形態７）
実施の形態４で説明したとおり、遅延時間ｔｄと放電音が増大する任意の周波数成分ｆｔとの間にはｆｔ＝ｎ／ｔｄなる関係が成り立つ。ここで、遅延時間ｔｄを非可聴域となる周波数ｆｘの周波数範囲ｆｘｍｉｎ≦ｆｘ≦ｆｘｍａｘにより決定し、ｔｄ≦１／ｆｘｍａｘとすることで放電音が増大する周波数成分をｆｘｍａｘ以上の非可聴域とすることができる。例えば、ｆｘｍａｘ＝２０ｋＨｚとするとｔｄ≦５０μｓとすることで、実聴感として放電音の増大を感じないようにすることができる。
【００５１】
（実施の形態８）
図１〜図１４を用いて、本発明の第８の実施の形態を説明する。図１〜図１３については実施の形態６のとおりであるので説明を省略する。
【００５２】
実施の形態１で説明したとおり、スイッチング素子４のオン幅によって、負荷７に印加される出力電圧の波高値とパルス幅を制御することができる。一方、放電音の騒音レベルは負荷７に印加される電圧の波高値およびパルス幅によって変動する。図１４において、それぞれの波形は横軸に時間を、縦軸に任意の周波数成分の騒音レベルを表している。なお、縦軸の騒音レベルは第１の駆動信号による放電音の騒音レベルのピーク振幅を１とした場合に対する比率を表している。ここで、波形Ａ１は第１の駆動信号による放電音の周波数成分がｆｓのときの騒音波形を示す。波形Ｂ１は波形Ａ１の周波数成分ｆｓの騒音レベルを低減するために第１の駆動信号からｔｄ後に制御手段４２により生成される第２の駆動信号による放電音の騒音波形を示す。実施の形態２で説明したとおり、波形Ｂ１の遅延時間ｔｄは略（２ｎ−１）／２／ｆｓ（ｎは自然数）において、ｎ＝１の場合、すなわち１／２／ｆｓの場合を示している。波形Ｃ１は波形Ａ１と波形Ｂ１の合成波形である。また、波形Ｂ２は波形Ｂ１と同じく、波形Ａ１の周波数成分ｆｓの騒音レベルを低減するために第１の駆動信号からｔｄ後に第２の駆動信号を示し、波形Ｂ２の遅延時間ｔｄについても波形Ｂ１と同様に略１／２／ｆｓの場合であり、波形Ｃ２は波形Ａ２と波形Ｂ２の合成波形である。ただし第２の駆動信号によるＢ１とＢ２の騒音レベルの振幅がそれぞれ異なっているため、合成波形Ｃ１、Ｃ２の振幅すなわち放電音の低減効果に影響を与える。このときスイッチング素子４のオン幅は波形Ａ１とＢ１についてはそれぞれ等しく、波形Ｂ２の放電時にはスイッチング素子４のオン幅はＡ１、Ｂ１の放電時よりも小さい。そのため、波形Ｂ２の騒音レベルの振幅が小さくなるためこれにより得られる合成波形、すなわち放電音の低減効果も小さくなる。
【００５３】
以上のようにスイッチング素子の第１の駆動信号と第２の駆動信号のオン幅を略等しくすることで、さらなる放電音の低減効果を得ることができる。
【００５４】
（実施の形態９）
実施の形態２で説明したとおり、遅延時間ｔｄと放電音の低減可能な任意の周波数成分ｆｓとの間にはｆｓ＝（２ｎ−１）／２／ｔｄ（ｎは自然数）なる関係が成り立つ。すなわち低減したい放電音の周波数成分ｆｓに対して、遅延時間ｔｄを略（２ｎ−１）／２／ｆｓ（ｎは自然数）とすることで、放電音の任意の周波数成分の低減が可能となる。ここで、遅延時間ｔｄを非可聴域となる周波数ｆｘを周波数範囲ｆｘｍｉｎ≦ｆｘ≦ｆｘｍａｘとしたときｔｄ≦１／２／ｆｘｍｉｎとすることで放電音の低減する周波数成分をｆｘｍｉｎ以上の可聴域とすることができるため、可聴域にて放電音の低減効果を得られる。例えば、ｆｘｍｉｎ＝１００Ｈｚのときｔｄ≦５ｍｓとなる。
【００５５】
以上のように遅延時間ｔｄを、非可聴域の周波数成分ｆｘを周波数範囲ｆｘｍｉｎ≦ｆｘ≦ｆｘｍａｘとするときｆｘｍｉｎにより決定し、ｔｄ≦１／２／ｆｘｍｉｎとすることで可聴域にて放電音の低減効果を得られる。
【００５６】
（実施の形態１０）
図１〜図１７を用いて、本発明の第１０の実施の形態を説明する。図１〜図１４については実施の形態８のとおりであるので説明を省略する。
【００５７】
負荷７に高電圧パルスを印加し、放電することによりオゾン等の有害物質が発生する。その発生量は図１５に示すように放電周波数と比例関係にあり、放電周波数が大きいほど有害物質も増加する。オゾン等の有害物質を除去するフィルタにはＭｎ、Ｔｉ系の触媒を用い、除去性能を上げるためにフィルタの目を細かく、厚みを増す必要があるが、フィルタによる圧損が増加し風量が低下するためにフィルタ除去性能には上限がある。図１５に示すＣｍａｘは有害物質除去フィルタが有害物質の発生を規定値以内に抑制することのできる許容量の最大値を示し、このとき放電周波数はｆｍａｘであり。実験で求めた結果、ｆｍａｘ＝２ｋＨｚ程度である。このように駆動周波数の最大値をｆｍａｘ以内とすることで、有害物質を規定値以内に抑制することができる。
【００５８】
また、図１６に放電周波数と殺菌や脱臭、集塵といった空気清浄としての性能の特性を示す。図１６に示すように、放電周波数と殺菌や脱臭、集塵といった空気清浄としての性能は比例関係にあり、放電周波数が大きいほど空気清浄の性能も増加する。図１６中のＡｍｉｎは空気清浄としての性能下限であり、このときの放電周波数ｆｍｉｎが所望の性能を満足することのできる放電周波数の最小値である。実験で求めた結果ｆｍｉｎは５００Ｈｚである。駆動信号の周波数をｆｍｉｎとすることで空気清浄の性能を満足することができる。
【００５９】
このように空気清浄の性能と有害物質除去の観点からスイッチング素子４の駆動周波数が決定し、第１の駆動信号のみの場合の駆動周波数ｆ１は上記したとおり、ｆｍｉｎ≦ｆ１≦ｆｍａｘとなる。ここで、第１の駆動信号と第２の駆動信号により負荷７に高電圧パルスを印加する場合の放電周波数ｆをｆ１／２とすることで必要な性能と有害物質除去を両立することができる。
【００６０】
図１７に駆動周波数を２５０Ｈｚ、遅延時間ｔｄ＝３６μｓとした場合の放電音のスペクトルを示す。駆動周波数５００Ｈｚ、第１の駆動信号のみの場合である図８と比較して大幅に放電音を低減できたことを示す。
【００６１】
以上のようにスイッチング素子の第１の駆動信号または第２の駆動信号の繰り返し周波数ｆの周波数範囲を、前記スイッチング素子の第２の駆動信号を省略し第１の駆動信号のみで動作した場合に必要な繰り返し周波数ｆ１の周波数範囲をｆｍｉｎ≦ｆ１≦ｆｍａｘとするとき、ｆｍｉｎ／２≦ｆ≦ｆｍａｘ／２とすることで、必要な空気清浄の性能と有害物質を規定値以内に抑制し、放電音を大幅に低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明にかかる電源装置は、出力電圧の波高値およびパルス幅の制御が容易となり、安定した出力電圧パルスを得ることができ、放電音の周波数成分が分散することで音質を改善し、耳に聞きやすくなるように改善が可能となるので、高電圧パルスの印加により放電を発生させて殺菌等を行う装置を空気調和機や空気清浄機等の家電製品に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１における電源装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における電源装置の各部動作波形図
【図３】本発明の実施の形態１における電源装置の異なる条件下の各部動作波形図
【図４】本発明の実施の形態１における電源装置の異なる条件下の各部動作波形図
【図５】本発明の実施の形態１における電源装置の制御手段の制御方法を示す波形図
【図６】本発明の実施の形態１における電源装置の放電音低減の原理を示す波形図
【図７】本発明の実施の形態１における電源装置の遅延時間３６μｓのときの騒音スペクトル図
【図８】本発明の実施の形態１における電源装置における騒音スペクトルと比較のため第１の駆動信号のみで制御した場合の騒音スペクトル図
【図９】本発明の実施の形態２における電源装置の放電音低減の原理を示す波形図
【図１０】本発明の実施の形態２における電源装置の遅延時間１０８μｓのときの騒音スペクトル図
【図１１】本発明の実施の形態４における電源装置の放電音増大の原理を示す波形図
【図１２】本発明の実施の形態５における電源装置の遅延時間７２μｓのときの騒音スペクトル図
【図１３】本発明の実施の形態６における電源装置の放電音低減の原理を示す波形図
【図１４】本発明の実施の形態８における電源装置の放電音低減の原理を示す波形図
【図１５】本発明の実施の形態１０における電源装置の放電周波数と有害物質の発生量の特性を表す特性図
【図１６】本発明の実施の形態１０における電源装置の放電周波数と空気清浄の性能の特性を表す特性図
【図１７】本発明の実施の形態１０における電源装置の駆動周波数２５０Ｈｚ、遅延時間ｔｄ＝３６μｓとした場合の放電音のスペクトル図
【図１８】従来の電源装置の構成を示すブロック図
【図１９】従来の電源装置の各部動作波形図
【図２０】従来の電源装置の異なる構成を示すブロック図
【図２１】従来の電源装置の放電音低減のための構成を示すブロック図
【図２２】従来の電源装置における放電音低減のための各部動作波形図
【符号の説明】
【００６４】
１  直流電源
２  第１の抵抗
３  昇圧トランス
３ａ  １次巻線
３ｂ  ２次巻線
４  スイッチング素子
５  ダイオード
６  第２の抵抗
７  負荷
４１  駆動手段
４２  制御手段
【図１】
2005269319.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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