(57)【要約】【課題】高湿度条件での動作不良を簡易な手段により回避することができるイオン検出装置を提供する。【解決手段】空気中のイオンを捕集する捕集電極９を基板８の一面８ａに設け、捕集電極９の電位を計測する計測部１１を基板８の他面８ｂに設け、計測部１１の温度を上昇させるために、基板８の他面８ｂに通電により発熱する抵抗１０（発熱体）を設置している。高湿度の環境条件下で、捕集電極９が集めたイオンによる電荷を計測部１１に設けた電流電圧変換用の高抵抗に流して捕集電極９の電位を計測する場合に、計測部１１の温度上昇により、電流電圧変換用の抵抗の表面に生成する水の層が蒸発し、相対湿度が低下して抵抗の表面に水の層が生成し難くなるので、リーク（漏れ）電流が減少して抵抗値の低下が抑制され、捕集電極９の電位に基づき正確なイオン量を求めることが可能となる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中のイオンを捕集する捕集電極と、該捕集電極の電位を計測する計測部とを備えたイオン検出装置において、
前記計測部の温度を上昇させる温度上昇手段を備えていることを特徴とするイオン検出装置。
【請求項２】
前記計測部は基板に設けてあり、
前記温度上昇手段は、前記基板に設けた発熱体であることを特徴とする請求項１に記載のイオン検出装置。
【請求項３】
前記発熱体は、前記基板に設置され、通電により発熱する抵抗であることを特徴とする請求項２に記載のイオン検出装置。
【請求項４】
前記発熱体は、前記基板の表面に形成され、通電により発熱する抵抗パターンであることを特徴とする請求項２に記載のイオン検出装置。
【請求項５】
前記基板の一面に前記捕集電極を設け、他面に前記計測部と発熱体とが設けてあることを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載のイオン検出装置。
【請求項６】
前記計測部は基板に設けてあり、
前記温度上昇手段は、前記基板から離隔した位置に設置された発熱体であることを特徴とする請求項１に記載のイオン検出装置。
【請求項７】
前記計測部の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出結果に基づいて前記発熱体の発熱制御を行う制御手段とを備えていることを特徴とする請求項２から６の何れか１項に記載のイオン検出装置。
【請求項８】
前記計測部の外部の温度を検出する外部温度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段の検出値と外部温度検出手段の検出値との差が小さい場合に前記発熱体を発熱させ、前記温度検出手段の検出値と外部温度検出手段の検出値との差が大きい場合に前記発熱体の発熱を停止させることを特徴とする請求項７に記載のイオン検出装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記温度検出手段の検出値と外部温度検出手段の検出値との差が５℃から２５℃の範囲になるように前記発熱体の発熱制御を行うことを特徴とする請求項８に記載のイオン検出装置。
【請求項１０】
前記計測部の周囲の湿度を検出する湿度検出手段と、該湿度検出手段の検出結果に基づいて前記発熱体の発熱制御を行う制御手段とを備えていることを特徴とする請求項２から９の何れか１項に記載のイオン検出装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記湿度検出手段の検出値が設定値よりも大きい場合に前記発熱体を発熱させ、前記湿度検出手段の検出値が設定値よりも小さい場合に前記発熱体の発熱を停止させることを特徴とする請求項１０に記載のイオン検出装置。
【請求項１２】
イオン発生装置及び請求項１から１１の何れか１項に記載のイオン検出装置を搭載した空調機器。
【請求項１３】
前記イオン検出装置の検出結果を表示するイオン表示部を備えた請求項１２に記載の空調機器。
【請求項１４】
請求項１から１１の何れか１項に記載のイオン検出装置を搭載し、該イオン検出装置の検出結果を表示するイオン表示部を備えたイオン計測器。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中のイオン量を検出するイオン検出装置、並びに該イオン検出装置を搭載した空調機器及びイオン計測器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康志向の高まりからウイルス除去対策、花粉等のアレルギー物資対策、カビ菌対策として、イオンを発生する空調機器が各種商品化されている。また人体に悪影響が無い場合には、放出されるイオン量が多いほど効果効能が高いとされている。しかし、使用者は、イオンの脱臭効果に関しては直接感じることができても、放出されているイオン自体が見えないため、ウイルス不活性化やカビ菌成長の抑制やアレルギー物資の分解除去に関してはメーカーが発表している学術的な実験結果等を信じるしかなく、イオンを発生する空調機器等の効果が実感し難い。
【０００３】
そこで、イオン発生装置を備えた空調機器では、使用者に安心感を与えるために、イオン検出装置で計測したイオン量（イオン数やイオン濃度）をモニター等に表示している。具体的には、イオン発生装置で発生した正負両イオン（又は負イオン）は集電部（捕集電極）で電荷として集められ、集めた電荷を抵抗に流して電流電圧変換する。電流電圧変換後の電圧値は小さいので増幅器で増幅してからＡＤ変換器に入力し、ＡＤ変換器でデジタル化された値をマイコンやＤＳＰで処理してイオン量を算出し、結果をモニター等に表示する。イオン検出装置としては、例えば正負イオンを同時に計測するもの（特許文献１参照）が公知である。モニターの表示方法としては、数値を表示するもの（特許文献２参照）やイオン濃度に対応する図案や風景を表す画像を表示するもの（特許文献３参照）が公知である。
【０００４】
集電部で集めた電荷による電流は非常に小さく、例えばイオン濃度が１００万個／ｃｍ3 を超えるような場合でも、電流値としてはｐＡ（ピコアンペア）〜ｎＡ（ナノアンペア）程度であり、この電流値をＡＤ変換器の入力に適する電圧に変換するための抵抗としては、数ギガ〜数十ギガオームの高い抵抗値が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１９４７７７号公報
【特許文献２】特開２００３−３３６８７２号公報
【特許文献３】特開２００６−２３２０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、一般に抵抗は相対湿度が高くなると（特に７０％以上）、表面に水の薄い層ができ、表面を伝わってリーク（漏れ）電流が流れ、抵抗値が低下する傾向にある。従って、正確なイオン量を求めるためには、予め準備した湿度とイオン量との相関に基づき、計測した電圧値に対応するイオン量を湿度によって補正する手段が考えられるが、この場合は、追加部品として湿度センサーを設置する必要がある。
また、抵抗値の低下が上記補正可能範囲を超えるような高湿度の環境では、増幅器の入出力電圧が著しく低下し、ＡＤ変換器への入力として十分な電圧が得られないという問題があり、さらに、湿度環境が変化する場合には、同じイオン量を計測していても、湿度環境により計測値が変動し、正確なイオン量を測定できないという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、高湿度条件での動作不良を簡易な手段により回避することができるイオン検出装置、並びに該イオン検出装置を搭載した空調機器及びイオン計測器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】
【０００８】
本発明に係るイオン検出装置は、空気中のイオンを捕集する捕集電極と、該捕集電極の電位を計測する計測部とを備えたイオン検出装置において、前記計測部の温度を上昇させる温度上昇手段を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、空気中のイオンを捕集する捕集電極の電位を計測する計測部の温度を上昇させる。その結果、高湿度の環境条件下で、捕集電極が集めたイオンによる電荷を計測部に設けた抵抗に流して捕集電極の電位を計測する場合に、抵抗の表面に生成される水の層が温度上昇のために蒸発し、温度上昇による相対湿度の低下のために抵抗の表面に水の層が生成され難くなるので、リーク（漏れ）電流が減少して抵抗値の低下が抑制され、捕集電極の電位に基づき正確なイオン量を求めることが可能となる。
【００１０】
本発明に係るイオン検出装置は、前記計測部は基板に設けてあり、前記温度上昇手段は、前記基板に設けた発熱体であることを特徴とする。
本発明においては、計測部と発熱体とが同じ基板に設けてあるので、発熱体を発熱させると、発熱体で発生した熱が基板に伝わり、基板から計測部に伝導され、計測部の温度を上昇させる。
【００１１】
本発明に係るイオン検出装置は、前記発熱体は、前記基板に設置され、通電により発熱する抵抗であることを特徴とする。
本発明においては、基板に設置された抵抗に通電して発熱させると、抵抗で発生した熱が基板に伝わり、基板から計測部に伝導される。
【００１２】
本発明に係るイオン検出装置は、前記発熱体は、前記基板の表面に形成され、通電により発熱する抵抗パターンであることを特徴とする。
本発明においては、基板の表面に形成された抵抗パターンに通電して発熱させると、抵抗パターンで発生した熱が基板に伝わり、基板から計測部に伝導される。
【００１３】
本発明に係るイオン検出装置は、前記基板の一面に前記捕集電極を設け、他面に前記計測部と発熱体とが設けてあることを特徴とする。
本発明においては、捕集電極を設けた基板面とは反対の面に計測部と発熱体とが設けてあるため、捕集電極で空気中のイオンを捕集する際に計測部と発熱体とが捕集の障害にならず、しかも同じ基板面に設けてある計測部に対して発熱体の熱を効率よく伝導することができる。
【００１４】
本発明に係るイオン検出装置は、前記計測部は基板に設けてあり、前記温度上昇手段は、前記基板から離隔した位置に設置された発熱体であることを特徴とする。
本発明においては、基板から離隔した位置に設置された発熱体に通電して発熱させると、発熱体で発生した輻射熱を受けて計測部の温度が上昇する。
【００１５】
本発明に係るイオン検出装置は、前記計測部の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出結果に基づいて前記発熱体の発熱制御を行う制御手段とを備えていることを特徴とする。
本発明においては、計測部の温度の検出結果に基づいて、発熱体の発熱制御を適切に行うことができる。
【００１６】
本発明に係るイオン検出装置は、前記計測部の外部の温度を検出する外部温度検出手段を備え、前記制御手段は、前記温度検出手段の検出値と外部温度検出手段の検出値との差が小さい場合に前記発熱体を発熱させ、前記温度検出手段の検出値と外部温度検出手段の検出値との差が大きい場合に前記発熱体の発熱を停止させることを特徴とする。
本発明においては、計測部の温度と外部の温度との差が小さい場合は、計測部が十分に温度上昇していないので発熱体を発熱させ、計測部の温度と外部の温度との差が大きい場合は、計測部が十分に温度上昇しているので、発熱体の発熱を停止して不要な発熱をさせない。
【００１７】
本発明に係るイオン検出装置は、前記制御手段は、前記温度検出手段の検出値と外部温度検出手段の検出値との差が５℃から２５℃の範囲になるように前記発熱体の発熱制御を行うことを特徴とする。
本発明においては、計測部の温度と外部の温度との差、即ち温度上昇が５℃から２５℃の範囲に維持されるように発熱体の発熱制御を行うことにより、計測部の周囲の相対湿度が適正なイオン検出動作をするのに好ましい７０％以下の相対湿度環境が実現できる。
【００１８】
本発明に係るイオン検出装置は、前記計測部の周囲の湿度を検出する湿度検出手段と、該湿度検出手段の検出結果に基づいて前記発熱体の発熱制御を行う制御手段とを備えていることを特徴とする。
本発明においては、計測部の周囲の湿度の検出結果に基づいて、発熱体の発熱制御を適切に行うことができる。
【００１９】
本発明に係るイオン検出装置は、前記制御手段は、前記湿度検出手段の検出値が設定値よりも大きい場合に前記発熱体を発熱させ、前記湿度検出手段の検出値が設定値よりも小さい場合に前記発熱体の発熱を停止させることを特徴とする。
本発明においては、計測部の周囲の湿度が設定値よりも大きい高湿度条件では、計測部に設けた抵抗の表面に生じた水の層を蒸発させ、また計測部の周囲の湿度を低下させて抵抗の表面に水の層を生成させ難くするために発熱体を発熱させ、計測部の周囲の湿度が設定値よりも小さい低湿度条件では、発熱体の発熱を停止して不要な発熱をさせない。
【００２０】
本発明に係る空調機器は、イオン発生装置及び前記イオン検出装置を搭載したことを特徴とする。
本発明においては、イオン発生装置で発生したイオンをイオン検出装置で検出することができる。
【００２１】
本発明に係る空調機器は、前記イオン検出装置の検出結果を表示するイオン表示部を備えたことを特徴とする。
本発明においては、イオン発生装置で発生したイオンの検出結果を表示するので、使用者がイオンの発生を確認することができる。
【００２２】
本発明に係るイオン計測器は、前記イオン検出装置を搭載し、該イオン検出装置の検出結果を表示するイオン表示部を備えたことを特徴とする。
本発明においては、イオンの検出結果を表示するので、使用者が計測対象のイオンの状態を容易に確認することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、計測部の温度を上昇させる温度上昇手段を備えることにより、高湿度条件での動作不良を簡易な手段により回避することができるイオン検出装置が提供される。特に、計測部を搭載した基板又は該基板から離隔した位置に、発熱体を設けることにより、温度上昇手段の好適な具体構成が得られる。
【００２４】
また、計測部の温度、又は計測部の温度と外部温度との差、あるいは、計測部の周囲の湿度の各検出結果に基づき、発熱体の発熱制御を行うことにより、計測部の温度を適切に上昇させることができるイオン検出装置が提供される。
【００２５】
本発明によれば、イオンの発生を確実に検出しながら、空気と一緒に適切に吹き出すことができる空調機器が提供される。
【００２６】
本発明によれば、使用者が計測対象のイオンの状態を容易に確認することができるイオン計測器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るイオン検出装置を備えた空調機器を模式的に示す正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における側面断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における平面断面図である。
【図４】図２の一部を拡大した図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るイオン検出装置に設けた回路基板の図である。
【図６】イオン検出装置の回路構成の概要を示すブロック図である。
【図７】イオン検出処理の概要を示すフローチャートである。
【図８】イオン検出波形の一例を示すグラフである。
【図９】温度上昇による相対湿度の低減効果を示す図表である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るイオン検出装置に設けた回路基板の図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係るイオン検出装置を備えた空調機器の一部を拡大した断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係るイオン検出装置を備えた空調機器の一部を拡大した断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態５に係るイオン検出装置を備えた空調機器の一部を拡大した断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係るイオン検出装置の発熱制御構成のブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態６に係るイオン検出装置を備えた空調機器の一部を拡大した断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係るイオン検出装置の発熱制御構成のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係るイオン検出装置及び該イオン検出装置を備えた空調機器の実施形態について図面に基づいて説明する。尚、以下説明する空調機器の構造は一例を示すものであり、本発明は図示の構造に限定されるものではない。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係るイオン検出装置を備えた空調機器を模式的に示す正面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における側面断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における平面断面図、図４は図２の一部を拡大した図、図５は本発明の実施の形態１に係るイオン検出装置に設けた回路基板の図、図６はイオン検出装置の回路構成の概要を示すブロック図である。
【００３０】
空調機器は縦長の直方体状のハウジング１を備え、ハウジング１は前面ハウジング１ａ、後面ハウジング１ｂ、左右の側面ハウジング１ｃ、底面ハウジング１ｄ及び天面ハウジング１ｅを有する。後面ハウジング１ｂの下部に外部の空気を吸い込む吸込口２を設け、前面ハウジング１ａの上部に外部へ空気を吹き出す吹出口４を設けている。ハウジング１内には、吸込口２から吹出口４に至る通風路３が形成されている。通風路３は前後に間隔を隔てて平行配置された前壁３ａ及び後壁３ｂと、左右の側壁３ｆ，３ｆとで囲まれた長方形の断面を有する。前壁３ａの上端は前側に屈曲して吹出口４の下縁部３ｅとなり、後壁３ｂの上端は前側に屈曲して吹出口４の上縁部３ｃとなり、後壁３ｂの下端は後側に屈曲して吸込口２の上縁部３ｄとなる。通風路３内の下部に、吸込口２から空気を吸い込み、上向きの風の流れを発生させるファン５が設置してある。
【００３１】
前壁３ａには、ファン５より上側にイオン発生部６を設け、イオン発生部６より上側にイオン検出部７を設けてある。尚、ファン５を通風路３内の上下中間部又は上部に設け、イオン発生部６及びイオン検出部７をファン５より下側に設置してもよい。イオン発生部６は、例えば環状電極とその中央に位置する針電極との間に高電圧を印加して正負イオン又は負イオンを発生させ、通風路３内に供給する（図４には負イオンを発生した場合を示す）。イオン検出部７はイオン発生部６で発生し、空気と共に送風されてきたイオンを検出する。
【００３２】
イオン検出部７は前壁３ａと平行に配置されたセンサー基板８を有する。尚、センサー基板８は前壁３ａと平行でなくてもよい。センサー基板８は、通風路３側の集電面８ａに集電部となる集電電極９を形成し、集電面８ａの反対側の部品面８ｂに、集電電極９の電位を計測する計測部１１が搭載されている。集電電極９は略長方形のパターンとして形成され、スルーホール９ａによって部品面８ｂの電極９ｂに導通している。図５（ａ）は部品面８ｂの平面図であり、（ｂ）は集電面８ａの平面図である。計測部１１では、電極９ｂが増幅器１３の入力端子に接続されるとともに高抵抗値（ギガオーム程度）の抵抗１２を通して接地されている。尚、集電電極９は必要な電荷を集めるための面積が確保できれば略長方形以外のパターンでもよい。図５では、計測部１１について詳細な回路パターンや接続状態は省略している。
【００３３】
増幅器１３の出力は、センサー出力としてセンサー基板８とは別の基板（不図示）に設けたＡＤ変換器１４に入力し、ＡＤ変換器１４の出力はマイコン／ＤＳＰ１５に入力している。マイコン／ＤＳＰ１５での処理結果を表示するモニター１６が設けてある。尚、図示はしないが、ＡＤ変換器１４やマイコン／ＤＳＰ１５を搭載した基板はハウジング１内に設置され、モニター１６は前面ハウジング１ａの前面側又は天面ハウジング１ｅの上面等に設けてある。
【００３４】
次に、イオンの検出動作について説明する。図７はイオン検出処理の概要を示すフローチャート、図８はイオン検出波形の一例を示すグラフである。
イオン発生部６で発生した正負イオン（又は負イオン）が通風路３を流れる空気に付加されて上側に送られ、吹出口４から放出されるときに、イオン検出部７の集電電極９に当たると、集電電極９で電荷として集められる。集電電極９で集めた電荷を単位時間当たりに換算した電流が抵抗１２に流れ（即ち電流変換され）、抵抗１２に流れた電流が電圧変換された後、増幅器１３に入力して増幅される。
【００３５】
増幅器１３の出力はＡＤ変換器１４でデジタル値に変換された後、マイコン／ＤＳＰ１５でデジタル処理され、イオンの量及び極性の検知が行われる。マイコン／ＤＳＰ１５の処理結果（イオンの量及び極性）はモニター１６に表示される。モニター表示としては、ＬＥＤの数や輝度、あるいはデジタル値を変化させてイオン量を表示する。また、イオン発生量の検知結果に基づき、イオン発生量が十分でない時等の警告を行うこともできる。
【００３６】
図８には負イオンを検出したときの増幅器１３の出力電圧（ＡＤ変換前）の例を示してある。イオンの発生が無ければ電圧は基準電圧付近にあり、イオンの発生が開始するとイオンの極性及び量に応じて（図の例では、負イオンを検出して基準電圧からマイナス方向に）電圧が変化し、その変化方向と値からイオンの極性と量を計測することができる。
【００３７】
センサー基板８の部品面８ｂには、通電により発熱する抵抗（チップ抵抗）１０が設けてある。抵抗１０の２端子には、図示していないが、基本的には一方の端子に電源（例えば５Ｖ）が接続され、他方の端子にグランド（例えば０Ｖ）が接続される。あるいは、抵抗１０の２端子に電源からトランジスタ等で生成された必要な電位差の電圧を印加しても良い。抵抗１０に通電して発生した熱は基板８に伝わり、同じ基板８に搭載されている計測部１１の温度を上昇させる。
【００３８】
発熱用の抵抗１０は部品面８ｂに少なくとも１か所（好ましくは抵抗１２付近）設置するのが好ましい。所望の温度上昇が得られれば抵抗１０は１個でも構わないし、複数箇所に設置して所望の温度上昇を実現させるようにしてもよい。なお、集電面８ａに加熱用の抵抗１０を設置すると、集電面８ａに備えた捕集電極９に捕集されるべきイオンが抵抗１０の電極部分に流れ込んでしまう恐れがあるため、抵抗１０は部品面８ｂに設置しているが、抵抗１０を集電面８ａに設置してもよい。
【００３９】
次に、イオン検出部７の温度上昇による湿度低下の効果を説明する。図９は温度上昇による相対湿度の低減効果を示す図表である。初期温度と相対湿度のそれぞれの値に対し、温度が５℃、１０℃、１５℃、２０℃それぞれ上昇した時の相対湿度が示してある。例えば初期温度と相対湿度が１０℃／１００％時に、温度が１０℃上昇すると相対湿度は約５３％となり、２０℃上昇すると相対湿度は３０％となる。初期時に１００％の高湿度条件であっても温度を５℃〜２０℃程度強制的に上昇させることで相対湿度７０％程度以下の最適動作条件にすることが可能となる。また本表からは、−１０℃から３０℃までの相対湿度１００％の環境では、どの温度帯でも温度を１０℃上昇させることにより６０％以下の相対湿度となる。
【００４０】
その結果、従来、湿度センサーを備えて湿度を計測し、相対湿度７０％以上の場合は、計測したイオン量を補正する処理を行ってイオン量を求めるか、あるいは、補正処理を行なわず、「正確なイオン量を計測できない」との表示をすることが必要であったが、これらの処理や湿度センサーを用いること自体を不要にすることが可能となる。
【００４１】
なお、センサー基板８の温度上昇により他の搭載部品の劣化等の進行が予測される。例えば１０℃までの温度上昇であれば部品の寿命は１／２程度に、２０℃までの温度上昇であれば１／４程度に劣化することもある。したがって、温度上昇による部品寿命を考慮した上で部品の選定等を行うことが必要となる。
【００４２】
次に、抵抗１０の抵抗値は、前述したようにセンサー基板８の温度を上昇（例えば１０℃）させるために必要な電力を満たすように決定される。そのためには、基板８の物性値（ガラス・エポキシ基板の場合、比重（２［ｇ／ｃｍ3 ］）と比熱（０．４２［ｃａｌ／ｇ℃］）が計算に用いられる。
２ｃｍｘ２ｃｍのガラス・エポキシ基板の表面０．０１ｃｍを１０℃上昇させるための熱量は、（２ｘ２ｘ０．０１）［ｃｍ3 ］ｘ２［ｇ／ｃｍ3 ］ｘ０．４２［ｃａｌ／ｇ・℃］ｘ１０［℃］＝０．３３６［ｃａｌ］⇒１．４［Ｗｓ］となる。
つまり、例えば０．１Ｗ、１４秒間の通電で所望の特性が得られる。抵抗はこの定格電力を満たすように決定される。例えば、使用する抵抗の定格電力が０．１Ｗであり、印加する電源が５Ｖとすると、
電力［Ｗ］＝電圧［Ｖ］）2 ／抵抗［Ω］から、抵抗［Ω］＝電圧［Ｖ］）2 ／電力［Ｗ］＝５ｘ５／０．１＝２５０［Ω］と決定される。但し、実際は、基板上の金属パターンの比率、部品の配置条件、風が当たることによる空気中への放熱などで、温度上昇特性は変化すると考えられ、実際の条件に即して、修正が必要である。
【００４３】
上記の如く抵抗１０に電流を流して、１０℃〜２０℃程度センサー基板８の温度を上昇させると、イオン検出部７が動作するのに好ましい７０％以下の相対湿度環境を実現することができる。実際には部品のばらつきを抑えて細かすぎる制御も実施した場合はコスト上昇につながることから、センサー基板８の温度上昇範囲は上下ともに５℃広げて５℃から２５℃までとすることが好ましい。
【００４４】
（実施の形態２）
実施の形態２では、センサー基板８の温度上昇手段が実施の形態１と異なるが、他の構成は実施の形態１と同様である。図１０は本発明の実施の形態２に係るイオン検出装置に設けた回路基板の図であり、（ａ）は部品面８ｂの平面図であり、（ｂ）は集電面８ａの平面図である。センサー基板８に少なくとも１か所、発熱用の抵抗パターン２０が形成してある。抵抗パターン２０は部品面８ｂに設置するのが好ましいが、集電面８ａに設置してもよい。抵抗パターン２０に一定電流を流すことで抵抗パターン２０が発熱し、熱伝導によりセンサー基板８の温度を上昇させる。
【００４５】
（実施の形態３）
実施の形態３では、センサー基板８の温度上昇手段が実施の形態１と異なるが、他の構成は実施の形態１と同様である。図１１は本発明の実施の形態３に係るイオン検出装置を備えた空調機器の一部を拡大した断面図である。センサー基板８ではなく、センサー基板８の基板面と間隙をおいて対向した位置に発熱用の抵抗２１を設置する。抵抗２１は少なくとも１個か、図に示すように複数個設置しても構わない。尚、図１１では抵抗２１を支持する支持部材を省略している。抵抗２１に一定電流を流すことで抵抗２１が発熱し、輻射熱によりセンサー基板８の温度を上昇させる。
【００４６】
（実施の形態４）
実施の形態４では、センサー基板８の温度上昇手段が実施の形態１と異なるが、他の構成は実施の形態１と同様である。図１２は本発明の実施の形態４に係るイオン検出装置を備えた空調機器の一部を拡大した断面図である。センサー基板８ではなく、センサー基板８の基板面と間隙をおいて対向した位置に単体のヒーター２２を設置する。ヒーター２２は少なくとも１個か、図に示すように複数個設置しても構わない。尚、図１２ではヒーター２２を支持する支持部材を省略している。ヒーター２２を発熱させ、輻射熱によりセンサー基板８の温度を上昇させる。
【００４７】
（実施の形態５）
実施の形態５では、イオン検出部７付近の温度を検出した結果に基づき、発熱用の抵抗１０を通電制御する点が実施の形態１と異なる。図１３は本発明の実施の形態５に係るイオン検出装置を備えた空調機器の一部を拡大した断面図、図１４は本発明の実施の形態５に係るイオン検出装置の発熱制御構成のブロック図である。
【００４８】
２個のサーミスタ（温度センサー）２３ａ，２３ｂを用い、１個のサーミスタ２３ａはセンサー基板８に接触させるか又はセンサー基板８と非接触で小さい隙間を隔てて設置してセンサー基板８の温度を検出し、他の１個のサーミスタ２３ｂはセンサー基板８から離れた通風路３内又は通風路３の外部（例えば前壁３ａの前側箇所）に設置してセンサー基板８の周囲の温度を検出する。尚、本実施形態では、抵抗１０は２個設置している。マイコン等で構成される発熱制御部２４を設け、発熱制御部２４に各サーミスタ２３ａ，２３ｂの検出信号が入力され、発熱制御部２４から抵抗１０に対する電流駆動信号が出力されている。
【００４９】
２個のサーミスタ２３ａ，２３ｂで検出された温度の差からセンサー基板８の温度上昇が検知され、温度上昇が５℃〜２５℃の場合は抵抗１０を一定電流で駆動し、温度上昇が５℃以下の場合は抵抗１０を駆動する電流値を大きくして通電電力を上昇させ、温度上昇が２５℃を上回る場合は抵抗１０を駆動する電流値を小さくして通電電力を低下させるか、あるいは抵抗１０を駆動する電流値をゼロにして、適切な温度上昇となるように通電制御を行う。尚、通電制御は、抵抗１０への電圧値を制御してもよいし、通電時間を制御してもよい。またこの通電制御は、部品不良等により規定値以上の異常な温度上昇が見られた場合には安全装置として働き、通電を停止することも可能である。
【００５０】
本実施形態５は、実施の形態２〜４にも適用することができる。実施の形態２に適用した場合は２個のサーミスタ２３ａ，２３ｂの検出結果にも基づき、抵抗パターン２０を通電制御する。実施の形態３に適用した場合は２個のサーミスタ２３ａ，２３ｂの検出結果にも基づき、抵抗２１を通電制御する。実施の形態４に適用した場合は２個のサーミスタ２３ａ，２３ｂの検出結果にも基づき、ヒーター２２を発熱制御する。
【００５１】
（実施の形態６）
実施の形態６では、イオン検出部７の周囲の湿度を検出した結果に基づき、発熱用の抵抗１０を通電制御する点が実施の形態５と異なる。図１５は本発明の実施の形態６に係るイオン検出装置を備えた空調機器の一部を拡大した断面図、図１６は本発明の実施の形態６に係るイオン検出装置の発熱制御構成のブロック図である。
【００５２】
イオン発生部６と通風路３を挟んで対向する後壁３ｂに湿度センサー２５が設置されている。前記発熱制御部２４に湿度センサー２５の検出信号が入力され、発熱制御部２４から抵抗１０に対する電流駆動信号が出力されている。尚、湿度センサー２５の設置箇所は通風路３内を流れる空気の湿度が検知できる位置（例えば、吸込口２付近）であれば何れの箇所でもよい。
【００５３】
実施形態６においては、湿度センサー２５によってイオン検出部７の外部である通風路３内の相対湿度を検知し、湿度センサー２５の出力に応じて、抵抗１０に流す電流を制御する。相対湿度が６０％以下の場合は、計測部１１の出力は湿度による影響をほとんど受けない。したがって、本実施形態においては、例えば相対湿度が６０％以下の場合は、抵抗１０には電流を流さず、相対湿度が６０％より大きい場合には、抵抗１０に一定電流を流す。これにより、高湿度条件では抵抗１０に電流を流して温度上昇させ、低湿度条件では抵抗１０に電流を流すことなく、不必要な電力消費を防止することができる。
【００５４】
本実施形態６は、実施の形態２〜４にも適用することができる。実施の形態２に適用した場合は湿度センサー２５の検出結果にも基づき、抵抗パターン２０を通電制御する。実施の形態３に適用した場合は湿度センサー２５の検出結果にも基づき、抵抗２１を通電制御する。実施の形態４に適用した場合は湿度センサー２５の検出結果にも基づき、ヒーター２２を発熱制御する。
【００５５】
上記実施の形態１〜６に係るイオン検出装置を搭載した空調機器として、空気清浄機、エアコン、加湿器、除湿機、温風機、扇風機、掃除機、及び、医療用物質発生器（イオン発生機）等を実現することができる。簡単に説明すると、空気清浄機では図示していないフィルターにより空気をきれいにし、また加湿器では図示していない加湿機構から空気に水分を加え、また除湿機では図示していない除湿機構で空気から水分を取り去り、また温風機では図示していないヒーター等により空気を温めて、それぞれの目的毎の空気処理を行った上で、内部で発生させたイオンとともに処理済みの空気を吹出口４から外部に放出することになる。
【００５６】
上記実施の形態１〜６に係るイオン検出装置と、イオン量を表示するモニターとを備えることにより、イオンの量及び極性の検知を行い、モニターによって現在の発生イオン量を使用者が知ることができるイオン計測器が実現される。
【００５７】
以上説明したように、本発明では、大気中のイオン量を計測するイオン検出装置およびこのイオン検出装置の出力に応じて表示を変化させるモニターならびにこのイオン検出装置やモニターを搭載した空調機器、イオン計測器に関する分野において、イオン検出装置に温度を上昇させる手段を併設することにより、空気中の水分量を減少させ、また温度上昇により相対湿度を低下させ、高湿度条件下でのイオン検出装置の動作不良を回避することが可能となる。また従来のような湿度センサー値による補正処理と湿度センサーの使用自体を無くすことが可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
８      基板
８ａ    捕集面（一面）
８ｂ    部品面（他面）
９      捕集電極
１０    抵抗（発熱体、温度上昇手段）
１１    計測部
１６    モニター（イオン表示部）
２０    抵抗パターン（発熱体、温度上昇手段）
２１    抵抗（発熱体、温度上昇手段）
２２    ヒーター（発熱体、温度上昇手段）
２３ａ  サーミスタ（温度検出手段）
２３ｂ  サーミスタ（外部温度検出手段）
２４    発熱制御部（制御手段）
２５    湿度センサー（湿度検出手段） 
【図１】
2012047538.tif 000003
【図２】
2012047538.tif 000004
【図３】
2012047538.tif 000005
【図４】
2012047538.tif 000006
【図５】
2012047538.tif 000007
【図６】
2012047538.tif 000008
【図７】
2012047538.tif 000009
【図８】
2012047538.tif 000010
【図９】
2012047538.tif 000011
【図１０】
2012047538.tif 000012
【図１１】
2012047538.tif 000013
【図１２】
2012047538.tif 000014
【図１３】
2012047538.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2012047538.tif 000017
【図１６】
2012047538.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月3日(2011.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係るイオン検出装置は、空気中のイオンを捕集する捕集電極と、該捕集電極の電位を計測する計測部とを備えたイオン検出装置において、基板の一面に前記捕集電極を設け、他面に前記計測部と該計測部の温度を上昇させる発熱体とが設けてあることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明においては、空気中のイオンを捕集する捕集電極が基板の一面に設けられ、該基板の他面に捕集電極の電位を計測する計測部と発熱体とが設けられ、発熱体が発熱して計測部の温度を上昇させる。その結果、高湿度の環境条件下で、捕集電極が集めたイオンによる電荷を計測部に設けた抵抗に流して捕集電極の電位を計測する場合に、抵抗の表面に生成される水の層が温度上昇のために蒸発し、温度上昇による相対湿度の低下のために抵抗の表面に水の層が生成され難くなるので、リーク（漏れ）電流が減少して抵抗値の低下が抑制され、捕集電極の電位に基づき正確なイオン量を求めることが可能となる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
又、本発明においては、計測部と発熱体とが同じ基板の同じ基板面に設けてあるので、発熱体を発熱させると、発熱体で発生した熱が基板に伝わり、基板から計測部に効率よく伝導され、計測部の温度を上昇させる。
更に、本発明においては、捕集電極を設けた基板面とは反対の面に計測部と発熱体とが設けてあるため、捕集電極で空気中のイオンを捕集する際に計測部と発熱体とが捕集の障害にならない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明によれば、計測部の温度を上昇させる発熱体と計測部とを同じ基板の同じ基板面に設け、同じ基板の反対面に捕集電極を設けることにより、捕集電極で空気中のイオンを捕集する際に計測部と発熱体とが捕集の障害にならず、発熱体で発生した熱を計測部に効率よく伝導して計測部の温度を上昇させ、高湿度条件での動作不良を簡易な手段により回避することができるイオン検出装置が提供される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中のイオンを捕集する捕集電極と、該捕集電極の電位を計測する計測部とを備えたイオン検出装置において、
基板の一面に前記捕集電極を設け、他面に前記計測部と該計測部の温度を上昇させる発熱体とが設けてあることを特徴とするイオン検出装置。
【請求項２】
前記発熱体は、前記基板に設置され、通電により発熱する抵抗であることを特徴とする請求項１に記載のイオン検出装置。
【請求項３】
前記発熱体は、前記基板の表面に形成され、通電により発熱する抵抗パターンであることを特徴とする請求項１に記載のイオン検出装置。
【請求項４】
前記計測部の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出結果に基づいて前記発熱体の発熱制御を行う制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のイオン検出装置。
【請求項５】
前記計測部の外部の温度を検出する外部温度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段の検出値と外部温度検出手段の検出値との差が小さい場合に前記発熱体を発熱させ、前記温度検出手段の検出値と外部温度検出手段の検出値との差が大きい場合に前記発熱体の発熱を停止させることを特徴とする請求項４に記載のイオン検出装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記温度検出手段の検出値と外部温度検出手段の検出値との差が５℃から２５℃の範囲になるように前記発熱体の発熱制御を行うことを特徴とする請求項５に記載のイオン検出装置。
【請求項７】
前記計測部の周囲の湿度を検出する湿度検出手段と、該湿度検出手段の検出結果に基づいて前記発熱体の発熱制御を行う制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のイオン検出装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記湿度検出手段の検出値が設定値よりも大きい場合に前記発熱体を発熱させ、前記湿度検出手段の検出値が設定値よりも小さい場合に前記発熱体の発熱を停止させることを特徴とする請求項７に記載のイオン検出装置。
【請求項９】
イオン発生装置及び請求項１から８の何れか１項に記載のイオン検出装置を搭載した空調機器。
【請求項１０】
前記イオン検出装置の検出結果を表示するイオン表示部を備えた請求項９に記載の空調機器。
【請求項１１】
請求項１から８の何れか１項に記載のイオン検出装置を搭載し、該イオン検出装置の検出結果を表示するイオン表示部を備えたイオン計測器。