(57)【要約】【課題】回路動作中に起こり得る種々の異常モード下において、消費電力及び放電回数を一定以下に制御し、イオン等の放出を設計意図どおりに制御した安全性、信頼性を高めた低廉なイオン発生装置を提供する。【解決手段】第１の昇圧回路２６と、第２の昇圧回路２７と、イオン発生素子８とを備え、第１の昇圧回路２６が、トランス３と、トランス３の一次巻線３ａに直列接続されるトランジスタ１１とを有するイオン発生装置であって、第１の昇圧回路２６の入力電圧の値を検知する電流検知回路３０と、電流検知回路３０の検知結果に応じてトランジスタ１１の電流を減少させる制御部（電流判定回路３１，電流制御回路３２）とを備えるイオン発生装置。【選択図】図１
2007311312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流入力電圧を昇圧する第１の昇圧回路と、
第１の昇圧回路の出力電圧を昇圧する第２の昇圧回路と、
第２の昇圧回路の出力電圧が印加されるイオン発生素子とを備え、
第１の昇圧回路が、トランスと、前記トランスの一次巻線に直列接続されるスイッチング素子とを有し、前記スイッチング素子のデューティ比によって第１の昇圧回路の昇圧量が定まる回路であるイオン発生装置において、
前記直流入力電圧の値を検知する電流検知部と、前記電流検知部の検知結果に応じて前記スイッチング素子の電流を減少させる制御部とを備えることを特徴とするイオン発生装置。
【請求項２】
前記電流検知部が、前記トランス及び前記スイッチング素子に対して直列に接続される電流検知用抵抗を有し、前記電流検知用抵抗の両端電圧によって前記直流入力電圧の値を検知する請求項１に記載のイオン発生装置。
【請求項３】
前記電流検知部が、前記電流検知用抵抗の両端電圧を検出する電圧検出回路を有し、前記電流検知用抵抗の高圧側端子を前記電圧検出回路の電源入力端子に接続し、前記電流検知用抵抗の低圧側端子を前記電圧検出回路の接地端子に接続して前記電流検知用抵抗の両端電圧を前記電圧検出回路の駆動電圧とし、
前記制御部が、前記電流検知用抵抗の低電圧側端子の電圧を基準電圧として利用し、前記電圧検出回路の出力と前記基準電圧とを比較する比較器を有する請求項２に記載のイオン発生装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のイオン発生装置と、前記イオン発生装置で発生したイオンを空気中に送出する送出手段とを備えることを特徴とする空気調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンを発生するイオン発生装置及びこれを備えた空気調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
事務所、会議室、車内等の密閉された空間では呼吸により排出される二酸化炭素、たばこの煙、ほこり等の空気汚染物質が増加する。これにより、人をリラックスさせる効果を有するマイナスイオンが減少する。このため、イオン発生装置により発生させたマイナスイオンを空気中に放出する空気清浄機等の空気調節装置が実用化され、空気中のマイナスイオンを補給するために用いられている。
【０００３】
一方、空気中にプラスイオンとマイナスイオンとを放出して空気中の浮遊菌を除去できる空気清浄機が本出願人によって実用化されている。このような空気清浄機に搭載されるイオン発生装置としては、例えば特許文献１に開示されているイオン発生装置が挙げられる。特許文献１に開示されているイオン発生装置は、一つのイオン発生装置でマイナスイオン発生によるリラックス効果と、プラスイオン及びマイナスイオンを同時に発生することによる浮遊菌の除去の効果とを切り替えることができる。
【０００４】
ここで、従来のイオン発生装置の一回路構成例を図４に示す。図４に示す従来のイオン発生装置は、一つのイオン発生装置でマイナスイオン発生によるリラックス効果と、プラスイオン及びマイナスイオンを同時に発生することによる浮遊菌の除去の効果とを切り替えることができるイオン発生装置である。
【０００５】
図４に示す従来のイオン発生装置は、第１の昇圧回路２１と、第２の昇圧回路２２と、イオン発生素子８と、ダイオード９と、リレー１０と、入力電圧端子Ｔ十Vと、グランド電位に接続されている接地端子ＴGNDと、リレー端子ＴRYとを備えている。
【０００６】
第１の昇圧回路２１は、ＮＰＮトランジスタ１１と、制限抵抗１２と、起動抵抗１３と、第１昇圧トランス３と、ダイオード４とを有している。また、第２の昇圧回路２２は、充電用コンデンサ２と、二端子サイリスタ６と、第２昇圧トランス７とを有している。
【０００７】
第１昇圧トランス３は、一次巻線３ａと、二次巻線３ｂと、ベース巻線３ｃとを有している。また、第２昇圧トランス７は、一次巻線７ａと、二次巻線７ｂとを有している。
【０００８】
図４に示す従来のイオン発生装置の入力電圧端子Ｔ十Vと接地端子ＴGNDとの間には、起動抵抗１３、制限抵抗１２、及び第１昇圧トランス３のベース巻線３ｃが直列に接続される。また、図４に示す従来のイオン発生装置の入力電圧端子Ｔ十Vと接地端子ＴGNDとの間には、第１昇圧トランス３の一次巻線３ａ及びＮＰＮトランジスタ１１が直列に接続され、ＮＰＮトランジスタ１１のコレクタは第１昇圧トランス３の一次巻線３ａの一端に接続され、ＮＰＮトランジスタ１１のエミッタは接地端子ＴGNDに接続される。また、ＮＰＮトランジスタ１１のベースは、起動抵抗１３と制限抵抗１２との接続点に接続される。
【０００９】
第１昇圧トランス３の二次巻線３ｂの一端にはダイオード４を介して充電用コンデンサ２の一端が接続され、第１昇圧トランス３の二次巻線３ｂの他端及び充電用コンデンサ２の他端は接地端子ＴGNDに接続される。また、充電用コンデンサ２の一端には二端子サイリスタ６を介して第２昇圧トランス７の一次巻線７ａの一端が接続され、充電用コンデンサ２の他端は第２昇圧トランス７の一次巻線７ａの他端に接続される。
【００１０】
イオン発生素子８の電極８ａ及び電極８ｂは互いに対向しており、イオン発生素子８の電極８ａは第２昇圧トランス７の二次巻線７ｂの一端に接続され、イオン発生素子８の電極８ｂは第２昇圧トランス７の二次巻線７ｂの他端に接続される。イオン発生素子８の電極８ｂはダイオード９及びリレー１０のリレースイッチを介して接地端子ＴGNDに接続される。また、接地端子ＴGNDとリレー端子ＴRYとの間にリレー１０のリレーコイルが接続される。
【００１１】
上記構成の図４に示す従来のイオン発生装置において、充電用コンデンサ２はＲＣＣ（Ringing Choke Converter）方式スイッチング電源動作により充電される。即ち、入力電圧端子Ｔ十Vと接地端子ＴGNDとの間に例えば１２Ｖの直流電圧が印加されると、起動抵抗１３を介してＮＰＮトランジスタ１１のベースに電流が流れてＮＰＮトランジスタ１１がオン状態となる。これにより、第１昇圧トランス３の一次巻線３ａに電流が流れ、第１昇圧トランス３のベース巻線３ｃの両端には一次巻線３ａとベース巻線３ｃとの巻線比に応じた電位差が発生する。
【００１２】
第１昇圧トランス３のベース巻線３ｃはＮＰＮトランジスタ１１がオン状態のときＮＰＮトランジスタ１１のベース電流を更に増大させる方向になるよう巻線方向が設定されている。このため、第１昇圧トランス３のベース巻線３ｃの両端に発生する電位差は正帰還状態でＮＰＮトランジスタ１１のオン状態を加速させる。このとき、第１昇圧トランス３の二次巻線３ｂはダイオード４により通電が阻止される方向に巻線方向が設定されており、第１昇圧トランス３の二次巻線３ｂに電流は流れない。
【００１３】
上記の動作で第１昇圧トランス３の一次巻線３ａ及びＮＰＮトランジスタ１１に流れる電流が増加し続けることにより、ＮＰＮトランジスタ１１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは飽和領域から外れて増大する。これにより、第１昇圧トランス３の一次巻線３ａの両端電位差が減少し、それに伴い第１昇圧トランス３のベース巻線３ｃの両端電位差も減少し、ＮＰＮトランジスタ１１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは更に増大する。このため、正帰還状態で動作して急速にＮＰＮトランジスタ１１のオフ状態を加速させる。このとき、第１昇圧トランス３の二次巻線３ｂはダイオード４の導通方向に電圧を発生する。これにより、第１の昇圧回路２１が充電用コンデンサ２を充電する。
【００１４】
充電用コンデンサ２の充電が進み、充電用コンデンサ２の電圧が上昇して二端子サイリスタ６のブレークオーバー電圧（例えば８０Ｖ）に達すると、二端子サイリスタ６はツェナーダイオードのように動作して更に電流が流れる。二端子サイリスタ６のブレークオーバー電流（例えば１ｍＡ）に達した時点で二端子サイリスタ６は略短絡状態となり、充電用コンデンサ２に充電された電荷が放電される。
【００１５】
充電用コンデンサ２と二端子サイリスタ６と第２昇圧トランス７の一次巻線７ａとのループにおいて、充電用コンデンサ２の放電により、第２昇圧トランス７の一次巻線７ａにはインパルス波形の電圧が発生する。このとき、第２昇圧トランス７の二次巻線７ｂにはインパルス波形の高電圧が発生する。これにより、第２の昇圧回路２２がイオン発生素子８の電極８ａと電極８ｂとの間にインパルス波形の高電圧を印加する。イオン発生素子８は印加電圧によって放電してイオンを放出する。
【００１６】
リレー端子ＴRYに動作電圧を印加すると、リレー１０のリレースイッチがオンになり、第２昇圧トランス７の二次巻線７ｂに接続されるイオン発生素子８の電極８ｂがダイオード９を通じて接地端子ＴGNDに接続される。これにより、接地端子ＴGNDの電位を基準に見たイオン発生素子８の電極８ａの電位及び電極８ｂの電位は共にマイナスとなり、発生したプラスイオンはイオン発生素子８で中和され、発生したマイナスイオンは反発しイオン発生素子８から放出される。一方、リレー１０のリレースイッチがオフのときは、イオン発生素子８からプラスイオンとマイナスイオンとが放出される。
【００１７】
上述した図４に示す従来のイオン発生装置は、第１の昇圧回路２１の各部品のばらつき、周囲温度の変化、入力電圧（入力電圧端子Ｔ十Vと接地端子ＴGNDとの間に印加される電圧）のばらつきや変化等によって、第１の昇圧回路２１の昇圧量が大きく変化する。その結果、第２の昇圧回路２２からイオン発生素子８に出力されるインパルス波形の高電圧の発生周期が安定せず、イオン発生素子８から安定してイオンを発生させることができない問題があった。
【００１８】
かかる問題を解消するために、第１の昇圧回路の出力電圧を定電圧制御するイオン発生装置が従来から提案されている。このようなイオン発生装置の一回路構成例を図５に示す。なお、説明の便宜上、図５において図４と同一の部分には同一の符号を付している。
【００１９】
図５に示す従来のイオン発生装置が、図４に示す従来のイオン発生装置の第１の昇圧回路２１、第２の昇圧回路２２をそれぞれ第１の昇圧回路２４、第２の昇圧回路２５に置換した構成である。
【００２０】
第１の昇圧回路２４は、第１の昇圧回路２１に、ＮＰＮトランジスタ１４と、ＰＮＰトランジスタ１５と、シャントレギュレータ１６と、分圧抵抗１８及び１９と、平滑用コンデンサ２０とを付加した構成である。また、第２の昇圧回路２５は、第２の昇圧回路２２に抵抗１７を付加した構成である。
【００２１】
ＮＰＮトランジスタ１１のベースには、ＮＰＮトランジスタ１４のコレクタが接続され、ＮＰＮトランジスタ１４のエミッタは接地端子ＴGNDに接続される。ＮＰＮトランジスタ１４のベースにはＰＮＰトランジスタ１５のコレクタが接続され、ＰＮＰトランジスタ１５のエミッタは入力電圧端子Ｔ十Vに接続される。ＰＮＰトランジスタ１５のベースはシャントレギュレータ１６を介して接地端子ＴGNDに接続される。
【００２２】
平滑用コンデンサ２０はダイオード４のカソードと接地端子ＴGNDとの間に接続される。平滑用コンデンサ２０の一端と充電用コンデンサ２の一端との間には抵抗１７が設けられる。また、分圧抵抗１８及び１９からなる直列接続体は平滑用コンデンサ２０の両端に接続され、分圧抵抗１８の一端が抵抗１７と平滑用コンデンサ２０との接続点に接続される。
【００２３】
シャントレギュレータ１６のＲｅｆ端子は、分圧抵抗１８と分圧抵抗１９との接続点に援続されている。平滑用コンデンサ２０の設定電圧（例えば１００Ｖ）が分圧抵抗１８及び１９により分圧され、シャントレギュレータ１６のＲｅｆ端子に基準電圧(例えば２．５Ｖ)が加わるようになっている。
【００２４】
上記構成の図５に示す従来のイオン発生装置において、前述の図４に示す従来のイオン発生装置と同様に、充電用コンデンサ２０はＲＣＣ方式スイッチング電源動作により充電される。
【００２５】
このとき、過昇圧で平滑用コンデンサ２０の電圧が設定値を超えるとシャントレギュレータ１６が導通状態となり、ＰＮＰトランジスタ１５がオンしてＮＰＮトランジスタ１４がオンになる。これにより、スイッチング用のＮＰＮトランジスタ１１のベース電流がＮＰＮトランジスタ１４に引き込まれる状態となる。このため、第１昇圧トランス３による昇圧量が減少して平滑用コンデンサ２０の電圧が低下する。この動作がバランスすることで平滑用コンデンサ２０の電圧が安定化される。
【００２６】
平滑用コンデンサ２０の電圧である第１の昇圧回路２４の出力電圧は、抵抗１７を介して充電用コンデンサ２に充電される。そして、充電用コンデンサ２の電圧が上昇して二端子サイリスタ６のブレークオーバー電圧に達し、さらに二端子サイリスタ６を流れる電流が二端子サイリスタ６のブレークオーバー電流に達すると、充電用コンデンサ２に充電された電荷が放電される。これにより、第２昇圧トランス７の一次巻線７ａにインパルス波形の電圧が発生して第２昇圧トランス７の二次巻線７ｂに発生するインパルス波形の高電圧がイオン発生素子８の電極８ａと電極８ｂとの間に印加され、イオン発生素子８は放電してイオンを放出する。
【特許文献１】特開２００３−１００４１９号公報（第３頁−第６頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
上述した図５に示す従来のイオン発生装置によると、第１の昇圧回路２４のＲＣＣ方式スイッチング電源動作用ＮＰＮトランジスタ１１のベース電流を、ＮＰＮトランジスタ１４に引き込み、第１昇圧トランス３による昇圧量を減少させて平滑用コンデンサ２０の電圧を低下させ、この動作がバランスすることで平滑用コンデンサ２０の電圧を安定化させている。しかしながら、回路動作中に起こり得る種々の異常モード下で、第１の昇圧回路２４のＲＣＣ方式スイッチング電源動作用ＮＰＮトランジスタ１１のベース電流のＮＰＮトランジスタ１４への引き込み動作が働かなくなったときに、ＮＰＮトランジスタ１１のベース電流の抑圧制御が働かず、起動抵抗１３、制限抵抗１２、第１昇圧トランス３、及びＮＰＮトランジスタ１１で構成されるＲＣＣ方式スイッチング電源回路が自励的にスイッチング動作を行うようになる。
【００２８】
ＲＣＣ方式スイッチング電源動作が上記のように定電圧制御からはずれ自励的に動作すると、スイッチング電源の発振回数が、定電圧制御されているときに比べ増加し、充電用コンデンサ２への充電が加速され、イオン発生素子８での放電回数の増加につながる。その結果、消費電流が増加し、それによる発熱やディレーティングマージンの減少による部品寿命等への影響の発生という問題があった。また、放電回数増加によるイオン等の放出量の規定値からの逸脱やイオン発生時の放電音の増加が発生するという問題もあった。
【００２９】
本発明は、上記の問題点に鑑み、回路動作中に起こり得る種々の異常モード下において、消費電力及び放電回数を一定以下に制御し、イオン等の放出を設計意図どおりに制御した安全性、信頼性を高めた低廉なイオン発生装置及びこれを備えた空気調節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】
【００３０】
上記目的を達成するために本発明に係るイオン発生装置は、直流入力電圧を昇圧する第１の昇圧回路と、第１の昇圧回路の出力電圧を昇圧する第２の昇圧回路と、第２の昇圧回路の出力電圧が印加されるイオン発生素子とを備え、第１の昇圧回路が、トランスと、前記トランスの一次巻線に直列接続されるスイッチング素子とを有し、前記スイッチング素子のデューティ比によって第１の昇圧回路の昇圧量が定まる回路であるイオン発生装置であって、前記直流入力電圧の値を検知する電流検知部と、前記電流検知部の検知結果に応じて前記スイッチング素子の電流を減少させる制御部とを備える構成とする。
【００３１】
このような構成によると、前記直流入力電圧の値を検知する電流検知部と、前記電流検知部の検知結果に応じて前記スイッチング素子の電流を減少させる制御部とを備えるので、回路動作中に起こり得る種々の異常モード（例えば、前記制限部の故障）下において、消費電力及び放電回数を一定以下に制御することができる。これにより、イオン等の放出を設計意図どおりに制御することができ、安全性、信頼性を高めることができる。また、前記直流入力電圧の値を検知する電流検知部と、前記電流検知部の検知結果に応じて前記スイッチング素子の電流を減少させる制御部とは、簡単な回路で実現することができるので、低廉である。
【００３２】
また、上記構成のイオン発生装置において、前記電流検知部が、前記トランス及び前記スイッチング素子に対して直列に接続される電流検知用抵抗を有し、前記電流検知用抵抗の両端電圧によって前記直流入力電圧の値を検知するようにしてよい。このような構成にすると、前記電流検知部を特に低廉な回路とすることができる。
【００３３】
また、上記構成のイオン発生装置において、前記電流検知部が、前記トランス及び前記スイッチング素子に対して直列に接続される電流検知用抵抗と、前記電流検知用抵抗の両端電圧を検出する電圧検出回路とを有し、前記電流検知用抵抗の高圧側端子を前記電圧検出回路の電源入力端子に接続し、前記電流検知用抵抗の低圧側端子を前記電圧検出回路の接地端子に接続して前記電流検知用抵抗の両端電圧を前記電圧検出回路の駆動電圧とし、前記制御部が、前記電流検知用抵抗の低電圧側端子の電圧を基準電圧として利用し、前記電圧検出回路の出力と前記基準電圧とを比較する比較器を有するようにしてもよい。このような構成にすると、異常時に前記電流検知用抵抗の両端電圧により前記電圧検出回路を起動させることができる。これにより安価で部品点数の少ない電流検知部を実現することができる。また、前記制御部の比較器が、前記電流検知用抵抗の低電圧側端子の電圧を基準電圧として利用しているので、基準電圧設定用の回路が必要なくなり、構成部品の点数をより一層削減することができる。また、前記制御部の比較器が、前記電圧検出回路の出力を比較入力としているため、前記制御部の比較器の比較入力におけるハイレベルとロウレベルの識別がはっきりしている。
【００３４】
また、本発明に係る空気調節装置は、上記いずれかの構成のイオン発生装置と、前記イオン発生装置で発生したイオンを空気中に送出する送出手段とを備える構成としている。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によると、第１の昇圧回路の入力電圧である直流入力電圧の値を検知する電流検知部と、前記電流検知部の検知結果に応じて第１の昇圧回路内のスイッチング素子の電流を減少させる制御部とを備えているので、回路動作中に起こり得る種々の異常モード下において、消費電力及び放電回数を一定以下に制御し、イオン等の放出を設計意図どおりに制御した安全性、信頼性を高めた低廉なイオン発生装置及びこれを備えた空気調節装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明に係るイオン発生装置の一回路構成例を図１に示す。なお、説明の便宜上、図１において、前述の図４、図５と同一の部分には同一の符号を付す。図１に示す本発明に係るイオン発生装置は、一つのイオン発生装置でマイナスイオン発生によるリラックス効果と、プラスイオン及びマイナスイオンを同時に発生することによる浮遊菌の除去の効果とを切り替えることができるイオン発生装置である。
【００３７】
図１に示す本発明に係るイオン発生装置は、第１の昇圧回路２６と、第２の昇圧回路２７と、イオン発生素子８と、ダイオード９と、リレー１０と、入力電圧端子Ｔ十Vと、グランド電位に接続されている接地端子ＴGNDと、リレー端子ＴRYと、電流検知回路３０と、電流判定回路３１と、電流制御回路３２とを備えている。
【００３８】
第１の昇圧回路２６は、ＮＰＮトランジスタ１１と、制限抵抗１２と、起動抵抗１３と、第１昇圧トランス３と、ダイオード４と、電流安定用コンデンサ５と、ＮＰＮトランジスタ１４と、ＰＮＰトランジスタ１５と、シャントレギュレータ１６とを有している。また、第２の昇圧回路２７は、充電用コンデンサ２と、抵抗２３と、二端子サイリスタ６と、第２昇圧トランス７とを有している。
【００３９】
第１昇圧トランス３は、一次巻線３ａと、二次巻線３ｂと、ベース巻線３ｃとを有している。また、第２昇圧トランス７は、一次巻線７ａと、二次巻線７ｂとを有している。
【００４０】
図１に示す本発明に係るイオン発生装置の入力電圧端子Ｔ十Vと接地端子ＴGNDとの間には、電流検知回路３０を介して、起動抵抗１３、制限抵抗１２、及び第１昇圧トランス３のベース巻線３ｃが直列に接続される。また、図１に示す本発明に係るイオン発生装置の入力電圧端子Ｔ十Vと接地端子ＴGNDとの間には、電流検知回路３０を介して、第１昇圧トランス３の一次巻線３ａ及びＮＰＮトランジスタ１１が直列に接続され、ＮＰＮトランジスタ１１のコレクタは第１昇圧トランス３の一次巻線３ａの一端に接続され、ＮＰＮトランジスタ１１のエミッタは接地端子ＴGNDに接続される。また、ＮＰＮトランジスタ１１のベースは、起動抵抗１３と制限抵抗１２との接続点に接続される。
【００４１】
ＮＰＮトランジスタ１１のベースには、ＮＰＮトランジスタ１４のコレクタが接続され、ＮＰＮトランジスタ１４のエミッタは接地端子ＴGNDに接続される。ＮＰＮトランジスタ１４のベースにはＰＮＰトランジスタ１５のコレクタが接続され、ＰＮＰトランジスタ１５のエミッタは電流検知回路３０を介して入力電圧端子Ｔ十Vに接続される。ＰＮＰトランジスタ１５のベースはシャントレギュレータ１６を介して接地端子ＴGNDに接続される。
【００４２】
第１昇圧トランス３の二次巻線３ｂの一端にはダイオード４を介して電流安定用コンデンサ５の一端が接続され、第１昇圧トランス３の二次巻線３ｂの他端及び電流安定用コンデンサ５の他端は接地端子ＴGNDに接続される。電流安定用コンデンサ５の両端には、充電用コンデンサ２及び抵抗２３からなる直列接続体が接続される。また、充電用コンデンサ２の一端には二端子サイリスタ６を介して第２昇圧トランス７の一次巻線７ａの一端が接続され、充電用コンデンサ２の他端は第２昇圧トランス７の一次巻線７ａの他端に接続される。
【００４３】
イオン発生素子８の電極８ａ及び電極８ｂは互いに対向しており、イオン発生素子８の電極８ａは第２昇圧トランス７の二次巻線７ｂの一端に接続され、イオン発生素子８の電極８ｂは第２昇圧トランス７の二次巻線７ｂの他端に接続される。イオン発生素子８の電極８ｂはダイオード９及びリレー１０のリレースイッチを介して接地端子ＴGNDに接続される。また、接地端子ＴGNDとリレー端子ＴRYとの間にリレー１０のリレーコイルが接続される。
【００４４】
シャントレギュレータ１６のＲｅｆ端子は、充電用コンデンサ２と抵抗２３との接続点に援続されている。これにより、抵抗２３の両端の電圧がシャントレギュレータ１６のアノード端子−Ｒｅｆ端子間に印加され、電流安定用コンデンサ５の両端電圧が設定電圧（例えば１００Ｖ）を越えると、シャントレギュレータ１６のＲｅｆ端子に印加される電圧が基準電圧(例えば２．５Ｖ)を越え、シャントレギュレータ１６が導通する。
【００４５】
上記構成の図１に示す本発明に係るイオン発生装置において、電流安定用コンデンサ５はＲＣＣ方式スイッチング電源動作により充電される。即ち、入力電圧端子Ｔ十Vと接地端子ＴGNDとの間に例えば１２Ｖの直流電圧が印加されると、起動抵抗１３を介してＮＰＮトランジスタ１１のベースに電流が流れてＮＰＮトランジスタ１１がオン状態となる。これにより、第１昇圧トランス３の一次巻線３ａに電流が流れ、第１昇圧トランス３のベース巻線３ｃの両端には一次巻線３ａとベース巻線３ｃとの巻線比に応じた電位差が発生する。
【００４６】
第１昇圧トランス３のベース巻線３ｃはＮＰＮトランジスタ１１がオン状態のときＮＰＮトランジスタ１１のベース電流を更に増大させる方向になるよう巻線方向が設定されている。このため、第１昇圧トランス３のベース巻線３ｃの両端に発生する電位差は正帰還状態でＮＰＮトランジスタ１１のオン状態を加速させる。このとき、第１昇圧トランス３の二次巻線３ｂはダイオード４により通電が阻止される方向に巻線方向が設定されており、第１昇圧トランス３の二次巻線３ｂに電流は流れない。
【００４７】
上記の動作で第１昇圧トランス３の一次巻線３ａ及びＮＰＮトランジスタ１１に流れる電流が増加し続けることにより、ＮＰＮトランジスタ１１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは飽和領域から外れて増大する。これにより、第１昇圧トランス３の一次巻線３ａの両端電位差が減少し、それに伴い第１昇圧トランス３のベース巻線３ｃの両端電位差も減少し、ＮＰＮトランジスタ１１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは更に増大する。このため、正帰還状態で動作して急速にＮＰＮトランジスタ１１のオフ状態を加速させる。このとき、第１昇圧トランス３の二次巻線３ｂはダイオード４の導通方向に電圧を発生して電流安定用コンデンサ５を充電する。そして、第１の昇圧回路２６の出力電圧である電流安定用コンデンサ５の両端電圧によって充電用コンデンサ２が充電される。
【００４８】
このとき、充電用コンデンサ２の充電電流は抵抗２３を流れる電流と一致し、抵抗２３による電圧降下と等しい電圧がシャントレギュレータ１６のアノード端子−Ｒｅｆ端子間に印加される。電荷の蓄積により電流安定用コンデンサ５の電圧が増加すると、充電用コンデンサ２及び抵抗２３を流れる電流が増加する。第１の昇圧回路２６の過昇圧で電流安定用コンデンサ５の電圧が設定値を超えると抵抗２３の両端の電圧がシャントレギュレータ１６の基準電圧を超えてシャントレギュレータ１６が導通状態となり、ＰＮＰトランジスタ１５がオンに移行してＮＰＮトランジスタ１４がオンに移行する。これにより、スイッチング用のＮＰＮトランジスタ１１のベース電流がＮＰＮトランジスタ１４に引き込まれる状態となる。このため、第１昇圧トランス３による昇圧量が減少して電流安定用コンデンサ５の電圧が低下する。
【００４９】
また、電流安定用コンデンサ５の電圧が低下すると、充電用コンデンサ２の充電電流が減少して抵抗２３の両端の電圧が低下する。抵抗２３の両端の電圧がシャントレギュレータ１６の基準電圧より低くなると、シャントレギュレータ１６は非導通状態となる。これにより、ＰＮＰトランジスタ１５がオフになり、ＮＰＮトランジスタ１４がオフになるため、ＮＰＮトランジスタ１１のべース電流の引き込みがなくなる。従って、第１の昇圧回路２６の昇圧量が増加し、充電用コンデンサ２の充電電流が増加する。この動作がバランスすることで充電用コンデンサ２及び抵抗２３の電流が略一定値に制御される。
【００５０】
充電用コンデンサ２の充電が進み、充電用コンデンサ２の電圧が上昇して二端子サイリスタ６のブレークオーバー電圧（例えば８０Ｖ）に達すると、二端子サイリスタ６はツェナーダイオードのように動作して更に電流が流れる。二端子サイリスタ６のブレークオーバー電流（例えば１ｍＡ）に達した時点で二端子サイリスタ６は略短絡状態となり、充電用コンデンサ２に充電された電荷が放電される。
【００５１】
充電用コンデンサ２と二端子サイリスタ６と第２昇圧トランス７の一次巻線７ａとのループにおいて、充電用コンデンサ２の放電により、第２昇圧トランス７の一次巻線７ａにはインパルス波形の電圧が発生する。このとき、第２昇圧トランス７の二次巻線７ｂにはインパルス波形の高電圧が発生する。これにより、第２の昇圧回路２７がイオン発生素子８の電極８ａと電極８ｂとの間にインパルス波形の高電圧を印加する。イオン発生素子８は印加電圧によって放電してイオンを放出する。
【００５２】
リレー端子ＴRYに動作電圧を印加すると、リレー１０のリレースイッチがオンになり、第２昇圧トランス７の二次巻線７ｂに接続されるイオン発生素子８の電極８ｂがダイオード９を通じて接地端子ＴGNDに接続される。これにより、接地端子ＴGNDの電位を基準に見たイオン発生素子８の電極８ａの電位及び電極８ｂの電位は共にマイナスとなり、発生したプラスイオンはイオン発生素子８で中和され、発生したマイナスイオンは反発しイオン発生素子８から放出される。一方、リレー１０のリレースイッチがオフのときは、イオン発生素子８からプラスイオンとマイナスイオンとが放出される。
【００５３】
また、イオン発生回路動作中に起り得る種々の異常モード、例えば、定電圧制御用のＮＰＮトランジスタ１４及びＰＮＰトランジスタ１５が故障したりシャントレギュレータ１６が故障したり、抵抗２３が外力等の付加により欠損したときに、第１の昇圧回路２６のＲＣＣ方式スイッチング電源動作用ＮＰＮトランジスタ１１のベース電流のＮＰＮトランジスタ１４への引き込み動作が働かなくなる。そのため、ＮＰＮトランジスタ１１のベース電流の抑圧制御が働かず、起動抵抗１３、制限抵抗１２、第１昇圧トランス３、及びＮＰＮトランジスタ１１とで構成されるＲＣＣ方式スイッチング電源回路が自励的にスイッチング動作を行うようになる。そのときに、前記ＲＣＣ方式スイッチング電源回路が構成部品の特性値に応じた或る発振周波数で自励発振するため、電流検知回路３０、電流判定回路３１、及び電流制御回路３２を設けなければ、ＲＣＣ方式スイッチング電源動作用ＮＰＮトランジスタ１１の発振回数が、定電圧制御なされているときに比べ増加し、充電用コンデンサ２への充電が加速され放電回数の増加につながる。その結果、消費電流も増加する。また、放電回数増加によるイオン等の放出量の規定値からの逸脱やイオン発生時の放電音の増加も起こる。
【００５４】
そこで、図１に示す本発明に係るイオン発生装置は、回路動作中に起こり得る種々の異常モード下において、消費電力及び放電回数を一定以下に制御するために、電流検知回路３０、電流判定回路３１、及び電流制御回路３２を備えている。
【００５５】
電流検知回路３０は、入力電圧端子Ｔ十Vと第１の昇圧回路２６との間に接続される。ここで、電流検出回路３０は、例えばフォトカプラを備える態様にしてもよい。このような態様の場合、前記フォトカプラの発光ダイオード部のアノードを入力電圧端子Ｔ十Vに接続し、前記フォトカプラの発光ダイオード部のカソードを第１昇圧トランス３の一次巻線３ａに接続する。前記フォトカプラの発光ダイオード部に流れる電流が増加すると前記フォトカプラのフォトトランジスタの電流も増加する。電源検出回路３０は、前記フォトカプラのフォトトランジスタの電流に応じた出力を電流判定回路３１に送出する。
【００５６】
電流判定回路３１では、上記ＲＣＣ方式スイッチング電源回路が自励発振したときに電流検知回路３０が検出する電流値（閾値）をあらかじめ設定しておき、その閾値と電流検出回路３０の出力値とを比較してその大小を判定する。電流判定回路３１として、例えばコンパレータＩＣを用いてもよい。電流判定回路３１としてコンパレータＩＣを用いる場合、前記コンパレータＩＣの基準電圧入力に抵抗分圧等によりあらかじめ所定の電圧を設定しておき、前記コンパレータＩＣがその設定した所定の電圧と電源検出回路３０の出力と比較し、その比較結果、電源検出回路３０の出力の方が大きいと判断したとき、例えば前記コンパレータＩＣの出力がハイレベルであるときには、電流制御回路３２によりＲＣＣ方式スイッチング電源動作用ＮＰＮトランジスタ１１のベース電流を抑制制御して、上記ＲＣＣ方式スイッチング電源回路の自励発振を停止させる。
【００５７】
ここで、電流制御回路３２として、例えば、コレクタをＲＣＣ方式スイッチング電源動作用ＮＰＮトランジスタ１１のベースに接続し、エミッタをグランド電位に接続し、ベースを電流判定回路３１の出力端に接続したＮＰＮトランジスタを用いてもよい。電流制御回路３２にこのようなＮＰＮトランジスタを用いると、前記コンパレータＩＣの出力がハイレベルのとき電流制御回路３２として用いられるＮＰＮトランジスタはオンして、ＲＣＣ方式スイッチング電源動作用ＮＰＮトランジスタ１１のベース電流を抑圧してＲＣＣ回路の動作は停止する。これにより、何らかの異常モードにより自励発振していたＲＣＣ電源回路は動作を停止して、イオン発生素子回路が一定の消費電流値以上になることを防ぐことができる。
【００５８】
図２に、図１に示す本発明に係るイオン発生装置の一実施例を示す。ＲＣＣ電源回路や放電の基本動作は、上述した図１に示す本発明に係るイオン発生装置の動作説明と同様なので割愛する。また、説明の便宜上、図２において、前述の図１と同一の部分には同一の符号を付す。
【００５９】
図２に示す実施例では、電流検知回路３０として、入力電圧端子Ｔ十Vと第１の昇圧回路２６との間に接続された電流検知用抵抗３３と、電流検知用抵抗３３の両端電圧を検出する電圧検出ＩＣ３４とからなる回路を用いている。これにより、イオン発生装置の消費電流値を電流検知用抵抗３３の両端電圧として検出し、電流検知用抵抗３３の高圧側端子を電圧検出ＩＣ３４の電源入力端子に接続し、電流検知用抵抗３３の低圧側端子を電圧検出ＩＣ３４の接地端子に接続して電流検知用抵抗３３の両端電圧を電圧検出ＩＣ３４の駆動電圧とし、異常時に電流検知用抵抗３３の両端電圧により電圧検出ＩＣ３４を起動させるようにしている。これにより安価で部品点数の少ない電流検知回路３０を実現している。また、電流判定回路３１として、抵抗３５と、抵抗３６と、電流検知用抵抗３３の低電圧側端子の電圧を基準電圧として利用するために電流検知用抵抗３３の低電圧側端子を反転入力端子に接続し、抵抗３５を介して電圧検出ＩＣ３４の出力端子を非反転入力端子に接続する比較器（コンパレータＩＣ）３７とからなる回路を用いている。こうすることにより、基準電圧設定用の回路が必要なくなり、構成部品の点数をより一層削減することができる。
【００６０】
そして、抵抗３５を介して電圧検出ＩＣ３４の出力端子を比較器３７の非反転入力端子に接続し、抵抗３６を介して比較器３７の非反転入力端子と出力端子とを接続することで、一般的に比較器３７の動作にヒステリシスを持たせることができるので、ノイズ等の飛込みによる誤動作を防ぐことができる。ここでは、電圧検出ＩＣ３４の出力を比較器３７の比較入力（非反転入力）としているため、比較器３７の比較入力におけるハイレベルとロウレベルの識別がはっきりしていることと、比較器３７の基準入力（反転入力）と電圧検出ＩＣ３４の接地端子を共通に接続していることの二点から、比較器３７の誤動作が起こりにくいため、抵抗３５及び３６は必ずしも設ける必要は無い。
【００６１】
また、電流制御回路３２として、ＮＰＮトランジスタ３８を用いている。比較器３７の出力がハイレベルのときＮＰＮトランジスタ３８はオンして、ＲＣＣ方式スイッチング電源動作用ＮＰＮトランジスタ１１のベース電流を抑圧してＲＣＣ電源回路の動作は停止する。これにより、何らかの異常モードにより自励発振していたＲＣＣ電源回路は動作を停止して、イオン発生素子回路が一定の消費電流値以上になることを防ぐことができる。このように電流制御回路３２としてＮＰＮトランジスタ３８を用いた場合、ＮＰＮトランジスタ１４とＮＰＮトランジスタ３８において、共通の部品を選択することができるので、部品品種を増加させること無く電流制御回路３２を実現することができる。また、２回路入りトランジスタを活用することで部品の集約による実装効率の向上を図ることができる。
【００６２】
上述した電流検知回路３０、電流判定回路３１、及び電流制御回路３２はそれぞれ低廉な回路で実現することができるので、本発明に係るイオン発生装置においては、回路動作中に起こり得る種々の異常モード下において、消費電力及び放電回数を一定以下に制御することを低コストで実現することができる。なお、例えば、図４に示す従来のイオン発生装置に電流検知回路３０、電流判定回路３１、及び電流制御回路３２を新たに設け、電流制御回路３２が第１の昇圧回路２６のＲＣＣ方式スイッチング電源動作用ＮＰＮトランジスタ１１のベース電流を制御するような構成にしても、上述した図１及び図２に示すイオン発生装置と同様に、回路動作中に起こり得る種々の異常モード下において、消費電力及び放電回数を一定以下に制御することを低コストで実現することができる。
【００６３】
次に、本発明に係る空気調節装置として、空気清浄機を例に挙げて説明する。図３は、本発明に係る空気清浄機の内部を示す背面図である。図３に示す本発明に係る空気清浄機４０は、上述した構成の本発明に係るイオン発生装置４１を備えている。
【００６４】
図３に示す本発明に係る空気清浄機４０は、前面中央に吸気口４２を有し、背面上部に吹出口４４を有している。吸気口４２には塵瑛を捕集するフィルター（不図示）が対峙している。吸気口４２と吹出口４４とは環状の送風経路４３で連通し、送風経路４３に面して本発明に係るイオン発生装置４１の電極８ａ及び８ｂ（図１参照）が配設されている。送風経路４３の内側には軸方向から吸気して周方向に排気する送風ファン（不図示）が設けられている。
【００６５】
本発明に係るイオン発生装置４１及び送風ファンを駆動すると、室内の空気は吸気口４２から取り込まれ、フィルターで塵挨が除去された後、矢印Ｅに示すように送風経路４３を流通する。送風経路４３の空気は本発明に係るイオン発生装置４１で発生したイオンを含んで吹出口４４から送出される。これにより、本発明に係るイオン発生装置４１がマイナスイオンを発生するとリラクゼーション効果を得ることができる。また、本発明に係るイオン発生装置４１がマイナスイオン及びプラスイオンを同時に発生すると室内の浮遊菌を殺菌することができる。
【００６６】
なお、上記の実施例では、本発明に係るイオン発生装置を空気清浄機に設けているが、他の空気調節装置に設けてもよい。即ち、空気の状態を調節して室内に送出する空気調和機、除湿機、加湿器、空気清浄機、ファンヒータ等の空気調節装置について同様に本発明に係るイオン発生装置を設けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、空気中にイオンを発生させるイオン発生装置に利用することができる。また本発明は、イオン発生装置を備えた空気調和機、除湿機、加湿器、空気清浄機、ファンヒータ等の空気調節装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】は、本発明に係るイオン発生装置の一回路構成例を示す図である。
【図２】は、図１に示す本発明に係るイオン発生装置の一実施例を示す図である。
【図３】は、本発明に係る空気清浄機の内部を示す背面図である。
【図４】は、従来のイオン発生装置の一回路構成例を示す図である。
【図５】は、従来のイオン発生装置の他の回路構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
２、２０    充電用コンデンサ
３    第１昇圧トランス
３ａ    一次巻線
３ｂ    二次巻線
３ｃ    ベース巻線
４、９    ダイオード
５    電流安定用コンデンサ
６    二端子サイリスタ
７    第２昇圧トランス
７ａ    一次巻線
７ｂ    二次巻線
８    イオン発生素子
８ａ、８ｂ    電極
１０    リレー
１１、１４、３８    ＮＰＮトランジスタ
１２    制限抵抗
１３    起動抵抗
１５    ＰＮＰトランジスタ
１６    シャントレギュレータ
１７、２３、３５、３６    抵抗
１８、１９    分圧抵抗
２１、２４、２６    第１の昇圧回路
２２、２５、２７    第２の昇圧回路
３０    電流検知回路
３１    電流判定回路
３２    電流制御回路
３３    電流検知用抵抗
３４    電圧検出ＩＣ
３７    比較器（コンパレータＩＣ）
４０    空気清浄機
４１    イオン発生装置
４２    吸気口
４３    送風経路
４４    吹出口
【図１】
2007311312.tif 000003
【図２】
2007311312.tif 000004
【図３】
2007311312.tif 000005
【図４】
2007311312.tif 000006
【図５】
2007311312.tif 000007