(57)【要約】【課題】イオン発生効率が高いイオン発生装置を提供する。【解決手段】このイオン発生装置は、誘電体部２１の表面に設けられた放電電極１７とそれに対向して誘電体部２１の内部に設けられた誘導電極１４とを含むイオン発生素子９と、互いに逆極性に電磁結合された１次巻線８ａおよび２次巻線８ｂを有する昇圧トランス８とを備える。２次巻線８ｂの高電圧側端子は放電電極１７に接続され、その基準電圧側端子は誘電電極１４に接続されている。したがって、放電電極１７の電圧を容易に高めることができる。【選択図】図１
2009135002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体部の表面に設けられた放電電極と該放電電極に対向して前記誘電体部の内部に設けられた誘導電極とを含むイオン発生素子と、
前記放電電極および前記誘電電極間に交流電圧を印加してイオンを発生させる電圧印加回路とを備え、
前記電圧印加回路は、互いに逆極性に電磁結合された１次巻線および２次巻線を有する昇圧トランスを含み、
前記２次巻線の高電圧側端子は前記放電電極に接続され、その基準電圧側端子は前記誘電電極に接続されていることを特徴とする、イオン発生装置。
【請求項２】
前記昇圧トランスは円筒状のボビンを含み、
前記１次巻線は前記ボビンの外周面の一方端側から他方端側に向かって巻き回され、前記２次巻線は前記ボビンの外周面の他方端側から一方端側に向かって巻き回され、
前記１次巻線の高電圧側端子は前記１次巻線の巻き始めの端部に設けられ、前記２次巻線の高電圧側端子は前記２次巻線の巻き始めの端部に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のイオン発生装置。
【請求項３】
各々が、誘電体部の表面に設けられ放電電極と該放電電極に対向して前記誘電体部の内部に設けられた誘導電極とを含む第１および第２のイオン発生素子と、
前記第１および第２のイオン発生素子の各々の前記放電電極および前記誘電電極間に交流電圧を印加してイオンを発生させる電圧印加回路とを備え、
前記電圧印加回路は、
そのカソードが前記第１のイオン発生素子の前記放電電極に接続され、そのアノードが基準電位を受ける第１のダイオード素子と、
そのアノードが前記第２のイオン発生素子の前記放電電極に接続され、そのカソードが前記基準電位を受ける第２のダイオード素子と、
各々が、互いに逆極性に電磁結合された１次巻線および２次巻線を有する第１および第２の昇圧トランスとを含み、
前記第１の昇圧トランスの前記２次巻線の高電圧側端子は前記第１のイオン発生素子の前記放電電極に接続され、その基準電圧側端子は前記第１のイオン発生素子の前記誘電電極に接続され、
前記第２の昇圧トランスの前記２次巻線の高電圧側端子は前記第２のイオン発生素子の前記放電電極に接続され、その基準電圧側端子は前記第２のイオン発生素子の前記誘電電極に接続されていることを特徴とする、イオン発生装置。
【請求項４】
前記第１および第２の昇圧トランスの各々は円筒状のボビンを含み、
前記第１および第２の昇圧トランスの各々の前記１次巻線は前記ボビンの外周面の一方端側から他方端側に向かって巻き回され、前記２次巻線は前記ボビンの外周面の他方端側から一方端側に向かって巻き回され、
前記１次巻線の高電圧側端子は前記１次巻線の巻き始めの端部に設けられ、前記２次巻線の高電圧側端子は前記２次巻線の巻き始めの端部に設けられていることを特徴とする、請求項３に記載のイオン発生装置。
【請求項５】
前記第１および第２のイオン発生素子の前記放電電極は同じ誘電体部の同じ表面に離間して設けられ、
前記第１および第２のイオン発生素子の前記誘電電極は同じ誘電体の内部に前記第１および第２のイオン発生素子の前記放電電極に対向して設けられていることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載のイオン発生装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５まで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たことを特徴とする、電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はイオン発生装置およびそれを用いた電気機器に関し、特に、プラスイオンとマイナスイオンを空間に放出して、空気中に浮遊する細菌やカビ菌、有害物質などを分解するイオン発生装置およびそれを用いた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プラスイオンとマイナスイオンの両方を発生するイオン発生装置が知られている（たとえば特許文献１，２参照）。空気中に放出された両極性のイオンは、空気中の浮遊カビ菌やウィルスの周りを取り囲み、その際に生成される水酸基ラジカル（・ＯＨ）によって浮遊カビ菌などを不活性化させる。
【特許文献１】特開２００３−４７６５１号公報
【特許文献２】特開２００２−３１９４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のイオン発生装置では、イオン発生効率が低いという問題があった。イオン発生装置のイオン発生量を増加させる方法としては、放電強度を高めたり、放電回数を増やす方法が考えられる。しかし、図１３に示すように、放電強度を高めたり、放電回数を増やしても、ある領域から放電部周辺でのイオンの再結合の影響が大きくなり、イオンがほとんど増加しなくなる一方、放電によって発生するオゾンや騒音は放電の強さや回数に比例して増大する。
【０００４】
それゆえに、この発明の主たる目的は、イオン発生効率が高いイオン発生装置およびそれを用いた電気機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係るイオン発生装置は、誘電体部の表面に設けられた放電電極と該放電電極に対向して誘電体部の内部に設けられた誘導電極とを含むイオン発生素子と、放電電極および誘電電極間に交流電圧を印加してイオンを発生させる電圧印加回路とを備えたものである。この電圧印加回路は、互いに逆極性に電磁結合された１次巻線および２次巻線を有する昇圧トランスを含み、２次巻線の高電圧側端子は放電電極に接続され、その基準電圧側端子は誘電電極に接続されていることを特徴とする。
【０００６】
好ましくは、昇圧トランスは円筒状のボビンを含む。１次巻線はボビンの外周面の一方端側から他方端側に向かって巻き回され、２次巻線はボビンの外周面の他方端側から一方端側に向かって巻き回されている。また、１次巻線の高電圧側端子は１次巻線の巻き始めの端部に設けられ、２次巻線の高電圧側端子は２次巻線の巻き始めの端部に設けられている。
【０００７】
また、この発明に係る他のイオン発生装置は、各々が、誘電体部の表面に設けられ放電電極と該放電電極に対向して誘電体部の内部に設けられた誘導電極とを含む第１および第２のイオン発生素子と、第１および第２のイオン発生素子の各々の放電電極および誘電電極間に交流電圧を印加してイオンを発生させる電圧印加回路とを備えたものである。この電圧印加回路は、そのカソードが第１のイオン発生素子の放電電極に接続され、そのアノードが基準電位を受ける第１のダイオード素子と、そのアノードが第２のイオン発生素子の放電電極に接続され、そのカソードが基準電位を受ける第２のダイオード素子と、各々が、互いに逆極性に電磁結合された１次巻線および２次巻線を有する第１および第２の昇圧トランスとを含み、第１の昇圧トランスの２次巻線の高電圧側端子は第１のイオン発生素子の放電電極に接続され、その基準電圧側端子は第１のイオン発生素子の誘電電極に接続され、第２の昇圧トランスの２次巻線の高電圧側端子は第２のイオン発生素子の放電電極に接続され、その基準電圧側端子は第２のイオン発生素子の誘電電極に接続されていることを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、第１および第２の昇圧トランスの各々は円筒状のボビンを含む。第１および第２の昇圧トランスの各々の１次巻線はボビンの外周面の一方端側から他方端側に向かって巻き回され、２次巻線はボビンの外周面の他方端側から一方端側に向かって巻き回されている。また、１次巻線の高電圧側端子は１次巻線の巻き始めの端部に設けられ、２次巻線の高電圧側端子は２次巻線の巻き始めの端部に設けられている。
【０００９】
また好ましくは、第１および第２のイオン発生素子の放電電極は同じ誘電体部の同じ表面に離間して設けられ、第１および第２のイオン発生素子の誘電電極は同じ誘電体の内部に第１および第２のイオン発生素子の放電電極に対向して設けられている。
【００１０】
また、この発明に係る電気機器は、上記イオン発生装置と、その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たことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係るイオン発生装置および電気機器では、イオン発生素子の放電電極および誘電電極間に交流電圧を印加してイオンを発生させる電圧印加回路を備え、この電圧印加回路は、互いに逆極性に電磁結合された１次巻線および２次巻線を有する昇圧トランスを含み、２次巻線の高電圧側端子は放電電極に接続され、その基準電圧側端子は誘電電極に接続されている。したがって、放電電極の対地電位を容易に高めることができ、放電部周辺でのイオンの再結合を抑制することができる。よって、印加電圧や放電回数を増加させた場合においても、イオンを効率良く発生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるイオン発生装置の構成を示す回路図である。図１において、このイオン発生装置は、交流電源１に接続される電圧印加回路２と、電圧印加回路２の出力電圧によって駆動されるイオン発生素子９とを備える。交流電源１は、たとえば商用交流電源である。なお、日本では、商用交流電源に接続されたコンセントの２つの端子のうちの一方の端子は接地されている。
【００１３】
電圧印加回路２は、入力抵抗素子３、整流ダイオード４、トランス駆動用スイッチング素子５、コンデンサ６、フライホイールダイオード７、および昇圧トランス８を含む。入力抵抗素子３、整流ダイオード４、コンデンサ６、およびフライホイールダイオード７は、交流電源１の出力端子１ａと接地端子１ｂとの間に直列接続される。トランス駆動用スイッチング素子５は、無ゲート２端子サイリスタで構成され、整流ダイオード４のカソードと接地端子１ｂとの間に接続される。
【００１４】
昇圧トランス８は、互いに逆極性に電磁結合された１次巻線８ａおよび２次巻線８ｂを含む。１次巻線８ａの高電圧側端子（図１中のドットが付された端子）および基準電圧側端子は、フライホイールダイオード７のアノードおよびカソードにそれぞれ接続される。２次巻線８ｂの高電圧側端子（図１中のドットが付された端子）および基準電圧側端子は、イオン発生素子９の放電電極側端子９ａおよび誘電電極側端子９ｂにそれぞれ接続される。
【００１５】
図２は、昇圧トランス８の構成を示す断面図である。図２において、昇圧トランス８は、円筒状のボビン１０と、ボビン１０内に挿入されたコア１１と、１次巻線８ａおよび２次巻線８ｂとを含む。ボビン１０の外周面には、３つのリング状の凸部１０ａ,１０ｂ,１０ｃが順に設けられている。凸部１０ａ,１０ｂ間の距離は凸部１０ｂ,１０ｃ間の距離よりも小さく設定されている。
【００１６】
１次巻線８ａは凸部１０ａ側から凸部１０ｂ側に向けてボビン１０の外周面に所定の回転方向に巻き回され、２次巻線８ｂは凸部１０ｃ側から凸部１０ｂ側に向けてボビン１０の外周面に所定の回転方向に巻き回されている。したがって、１次巻線８ａと２次巻線８ｂは逆方向に巻き回され、逆極性で電磁結合されている。１次巻線８ａの凸部１０ａ側の端子は高電圧側端子ＴＨａ（図１中のドットが付された端子）とされ、凸部１０ｂ側の端子は基準電圧側端子ＴＬａとされる。２次巻線８ｂの凸部１０ｃ側の端子は高電圧側端子ＴＨｂ（図１中のドットが付された端子）とされ、凸部１０ｂ側の端子は基準電圧側端子ＴＬｂとされる。
【００１７】
図３は、イオン発生素子９の構成を示す断面図である。図３において、イオン発生素子９は、積層された２枚の誘電体基板１２，１３を含む。誘電体基板１２の表面には誘電電極１４および接続端子１５が一体的に形成され、誘電体基板１２の裏面には誘電電極側端子９ｂが形成され、接続端子１５と誘電電極側端子９ｂは誘電体基板１２を貫通するスルーホール１６を介して互いに接続されている。したがって、誘電電極側端子９ｂと誘電電極１７は電気的に接続されている。
【００１８】
また、誘電体基板１３の表面には放電電極１７および接続端子１８が一体的に形成され、誘電体基板１２の裏面には放電電極側端子９ａが形成され、接続端子１８と放電電極側端子９ａは２枚の誘電体基板１２，１３を貫通するスルーホール１９を介して互いに接続されている。したがって、放電電極側端子９ａと放電電極１７は電気的に接続されている。誘電電極１４と放電電極１７は、互いに対向して平行に配置されている。放電電極１７および接続端子１８が形成された誘電体基板１３の表面全体は、コーティング層２０で覆われている。
【００１９】
誘電体基板１２，１３の積層体である誘電体部２１は、たとえば、縦１５ｍｍ、横３７ｍｍ、厚み０．４５ｍｍの略直方体状に形成されている。誘電体基板１２，１３の材料として無機物を選択するのであれば、高純度アルミナ、結晶化ガラス、フォルステライト、ステアタイトなどのセラミックを使用することができる。また、誘電体基板１２，１３の材料として有機物を選択するのであれば、耐酸化性に優れたポリイミドやガラスエポキシなどの樹脂が好適である。ただし、耐食性を考慮すると、誘電体基板１２，１３の材料として無機物を選択する方が望ましく、さらに、成形性や後述する電極形成の容易性を考慮すれば、セラミックを用いて成形するのが好適である。
【００２０】
また、放電電極１７と誘導電極１４の間の絶縁抵抗は均一であることが望ましいため、誘電体基板１２，１３の材料としては、密度ばらつきが少なく、その絶縁率が均一であるものほど好適である。
【００２１】
また、誘電体部２１の形状は、略直方体状以外の形状（たとえば、円板状や楕円板状、多角形板状など）であってもよく、さらには円柱状であってもよいが、生産性を考えると、本実施の形態１のように略直方体状（円板状および平板状を含む）とするのが好適である。
【００２２】
放電電極１７は、誘電体基板１２の表面に該誘電体基板１２と一体的に形成されている。放電電極１７の材料としては、たとえばタングステンのように、導電性を有するものであれば、特に制限なく使用することができるが、放電エネルギーによって溶融あるいは変形を起こさないことが条件となる。
【００２３】
また、誘導電極１４は、誘電体基板１３を挟んで、放電電極１７と平行に設けられている。このような配置とすることにより、放電電極１７と誘導電極１３の距離（以下、電極間距離と呼ぶ）を一定にすることができるので、両電極１７，１３間の絶縁抵抗を均一化して放電状態を安定させ、プラスイオンおよびマイナスイオンを好適に発生させることが可能となる。なお、誘電体部を円柱状とした場合には、放電電極１７を円柱状の誘電体部の外周面に設けるとともに、誘導電極１４を誘電体部の内部に放電電極１７と同軸状に設けることによって、電極間距離を一定とすることができる。
【００２４】
誘導電極１４の材料としては、放電電極１７と同様、たとえばタングステンのように、導電性を有するものであれば、特に制限なく使用することができるが、放電エネルギーによって溶融あるいは変形を起こさないことが条件となる。
【００２５】
放電電極側端子９ａは放電電極１７に電気的に接続されているので、放電電極側端子９ａにリード線（銅線やアルミ線など）の一端を接続し、該リード線の他端を昇圧トランス８の２次巻線８ｂに接続することにより、放電電極１７と昇圧トランス８の２次巻線８ｂとを電気的に接続することができる。
【００２６】
また、誘導電極側端子９ｂは誘導電極１４に電気的に接続されているので、誘導電極側端子９ｂにリード線（銅線やアルミ線など）の一端を接続し、該リード線の他端を昇圧トランス８の２次巻線８ｂに接続することにより、誘導電極１４と昇圧トランス８の２次巻線８ｂとを電気的に接続することができる。
【００２７】
また、放電電極側端子９ａと誘導電極側端子９ｂは、誘電体部２１の表面であって放電電極１７が設けられた面以外の面に設けることが望ましい。このような構成であれば、誘電体部２１の上面に不要なリード線などが配設されないので、図１に示すイオン発生装置とその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風ファン（図示せず）とを搭載した電気機器において、送風ファンからの空気流が乱れにくくなり、プラスイオンとマイナスイオンの中和を低減することができる。このため、イオン発生素子９では、放電電極１７が誘電体部２１の上面に設けられ、放電電極側端子９ａと誘導電極側端子９ｂは誘電体部２１の下面に設けられている。
【００２８】
なお、イオン発生素子９において、放電電極１７は鋭角部（図示せず）を持ち、その部分で電界を集中させ、局部的に放電を起こす構成としている。また、放電電極１７と誘導電極１４の形状は相似形であり、それらの大きさは略同一である。
【００２９】
次に、図１〜図３で示したイオン発生装置の動作について説明する。交流電源１の出力電圧により、入力抵抗素子３および整流ダイオード４を介してコンデンサ６が充電される。そして、コンデンサ６の端子間電圧が規定電圧以上になると、トランス駆動用スイッチング素子５がオンして、コンデンサ６の端子間電圧が昇圧トランス８の１次側巻線８ａに印加される。その直後、コンデンサ６に充電された電荷は、１次側巻線８ａおよびトランス駆動用スイッチング素子５を介して放電され、コンデンサ６の端子間電圧はゼロに戻り、再びコンデンサ６が充電され、規定周期で充放電が繰り返される。また、トランス駆動用スイッチング素子５がオンされると、昇圧トランス８の１次巻線８ａ側のエネルギーが昇圧トランス８の２次巻線８ｂに伝達され、２次巻線８ｂの端子間にインパルス波形の交番電圧が印加される。これにより、イオン発生素子８の放電電極１７および誘電電極１４間で放電が生じ、イオンが発生する。
【００３０】
すなわち、放電電極１７および誘電電極１４間で放電が生じると、空気中の酸素分子ないしは水分子が放電によって生成された電子からエネルギーを受けてイオン化し、プラスイオンであるＨ＋（Ｈ２Ｏ）ｍと、マイナスイオンであるＯ２−（Ｈ２Ｏ）ｎとを主体としたイオンが発生する。これらのイオンをファンなどにより空間に放出させると、Ｈ＋（Ｈ２Ｏ）ｍおよびＯ２−（Ｈ２Ｏ）ｎは、浮遊菌の表面に付着し、化学反応して活性種であるＨ２Ｏ２または（・ＯＨ）を生成する。Ｈ２Ｏ２または（・ＯＨ）は、極めて強力な活性を示すため、これらにより、空気中の浮遊細菌を取り囲んで不活性化させることができる。ここで、（・ＯＨ）は活性種の１種であり、ラジカルのＯＨを示している。
【００３１】
また、活性種である過酸化水素Ｈ２Ｏ２または水酸基ラジカル（・ＯＨ）は、有害物質を酸化もしくは分解して、ホルムアルデヒドやアンモニアなどの化学物質を、二酸化炭素や、水、窒素などの無害な物質に変換することにより、実質的に無害化することが可能である。
【００３２】
したがって、図４に示すように、図１に示すイオン発生装置と送風ファン２２を電気機器に搭載し、送風ファン２２を駆動することにより、イオン発生素子９で発生したプラスイオンとマイナスイオンを本体外に送り出すことができる。そして、これらのプラスイオンとマイナスイオンの作用により空気中のカビや菌を不活性化させ、それらの増殖を抑制することができる。
【００３３】
その他、プラスイオンとマイナスイオンには、コクサッキーウィルス、ポリオウィルス、などのウィルス類も不活性化させる働きがあり、これらのウィルスの混入による汚染を防止することができる。
【００３４】
図５は、この実施の形態１の比較例を示す回路図であって、図１と対比される図である。図５において、このイオン発生装置が実施の形態１のイオン発生装置と異なる点は、電圧印加回路２が電圧印加回路２３で置換されている点であり、電圧印加回路２３は電圧印加回路２の昇圧トランス８を昇圧トランス２４で置換したものである。
【００３５】
昇圧トランス２４は、互いに同極性に電磁結合された１次巻線２４ａおよび２次巻線２４ｂを含む。１次巻線２４ａの高電圧側端子（図５中のドットが付された端子）および基準電圧側端子は、フライホイールダイオード７のアノードおよびカソードにそれぞれ接続される。２次巻線２４ｂの高電圧側端子（図５中のドットが付された端子）および基準電圧側端子は、イオン発生素子９の誘電電極側端子９ｂおよび放電電極側端子９ａにそれぞれ接続される。
【００３６】
図６は、昇圧トランス２４の構成を示す断面図である。図６において、昇圧トランス２４は、円筒状のボビン１０と、ボビン１０内に挿入されたコア１１と、１次巻線２４ａおよび２次巻線２４ｂとを含む。ボビン１０の外周面には、３つのリング状の凸部１０ａ,１０ｂ,１０ｃが順に設けられている。凸部１０ａ,１０ｂ間の距離は凸部１０ｂ,１０ｃ間の距離よりも小さく設定されている。
【００３７】
１次巻線２４ａは凸部１０ａ側から凸部１０ｂ側に向けてボビン１０の外周面に所定の回転方向に巻き回され、２次巻線２４ｂは凸部１０ｂ側から凸部１０ｃ側に向けてボビン１０の外周面に所定の回転方向に巻き回されている。したがって、１次巻線２４ａと２次巻線２４ｂは同方向に巻き回され、同極性で電磁結合されている。１次巻線２４ａの凸部１０ａ側の端子は高電圧側端子ＴＨａ（図５中のドットが付された端子）とされ、凸部１０ｂ側の端子は基準電圧側端子ＴＬａとされる。２次巻線２４ｂの凸部１０ｂ側の端子は高電圧側端子ＴＨｂ（図５中のドットが付された端子）とされ、凸部１０ｃ側の端子は基準電圧側端子ＴＬｂとされる。このイオン発生装置の他の構成および動作は、実施の形態１のイオン発生装置と同じであるので、その説明は繰り返さない。
【００３８】
図７（ａ）〜（ｃ）は、図５に示した比較例によるイオン発生装置における放電電極１７および誘電電極１４間の電圧Ｖｃと、誘電電極１４および接地端子１ｂ間の電圧Ｖｂと、放電電極１７および接地端子１ｂ間の電圧Ｖａを示す波形図である。また、図７（ｄ）〜（ｆ）は、図１に示した本願発明のイオン発生装置における放電電極１７および誘電電極１４間の電圧Ｖｃと、誘電電極１４および接地端子１ｂ間の電圧Ｖｂと、放電電極１７および接地端子１ｂ間の電圧Ｖａを示す波形図である。
【００３９】
図７（ａ）〜（ｆ）において、イオン発生素子９の放電電極１７および誘電電極１４間に交流電圧Ｖｃを印加すると、放電が起こり、交流電圧の振幅は徐々に小さくなる。交流電圧Ｖｃの振幅の最大値は、比較例では４．２４ｋＶであり、本願発明では４．２５Ｖであり、比較例と本願発明で略同じであった。
【００４０】
しかし、交流電圧Ｖｂの振幅の最大値は、比較例では１．５９ｋＶであり、本願発明では１．１４Ｖであり、本願発明の方が比較例よりも小さかった。また、交流電圧Ｖａの振幅の最大値は、比較例では１．８２ｋＶであり、本願発明では２．２９ｋＶであり、本願発明の方が比較例よりも大きかった。したがって、イオン発生素子９の放電電極１７および誘電電極１４間に同じ交流電圧Ｖｃを印加した場合でも、本願発明では比較例よりもかなり大きな電圧Ｖａを放電電極１７に印加できることが分かった。
【００４１】
本願発明では、図２で示したように、昇圧トランス８の２次巻線８ｂの巻き始めの高電圧側端子ＴＨｂと１次巻線８ａとの間の距離が大きく、それらの間の結合容量値が比較的小さい。これに対して比較例では、図５で示したように、昇圧トランス２４の２次巻線２４ｂの巻き始めの高電圧側端子ＴＨｂと１次巻線２４ａとの間の距離が小さく、それらの間の結合容量値が比較的大きい。本願発明の放電電極１７の電圧Ｖａが比較例の放電電極１７の電圧Ｖａよりも高いのは、昇圧トランス８の２次巻線８ｂの高電圧側端子ＴＨｂと１次巻線８ａとの結合容量値が昇圧トランス２４の２次巻線２４ｂの高電圧側端子ＴＨｂと１次巻線２４ａとの間の結合容量値よりも小さいからと考えられる。結合容量値が小さいと、昇圧トランス８の２次巻線８ｂの負荷容量値（結合容量値とイオン発生素子９の電極１４，１７間容量値との和）が小さくなり、昇圧トランス８の出力電圧が大きくなる。
【００４２】
また、図８は、イオン発生素子９の放電強度（または放電回数）とイオン発生量との関係を示す図である。なお、イオン発生素子９の放電強度は、イオン発生素子９の放電電極１７および誘電電極１４間の交流電圧Ｖｃに応じて増大する。図８において、イオン発生素子９の放電強度（または放電回数）を上げて行くと、比較例では放電強度（または放電回数）が比較的低いレベルでイオン発生量が飽和するが、本願発明では飽和し難いことが分かった。放電回数などの条件が同じであれば放電電極１７の電圧Ｖａが高い方がイオンの放出効率が高くなるので、放電強度を増加させた場合、本願発明のイオン発生量は比較例のイオン発生量よりも飽和し難くなる。
【００４３】
したがって、本実施の形態１のイオン発生装置によれば、容易に放電電極１７の対地電位を増加させることが可能となり、放電部周辺でのイオンの再結合によるイオン放出効率の低減を防止し、印加電圧や放電回数を増加させた場合においてもイオンを効率よく放出させることが可能となる。
【００４４】
[実施の形態２]
図９は、この発明の実施の形態２によるイオン発生装置の構成を示す回路図であって、図１と対比される図である。図９において、このイオン発生装置が図１のイオン発生装置と異なる点は、電圧印加回路２が電圧印加回路３０で置換され、イオン発生素子３５が追加されている点である。
【００４５】
電圧印加回路３０は、電圧印加回路２にフライホイールダイオード３１、昇圧トランス３２、およびダイオード３３，３４を追加したものである。フライホイールダイオード３１のアノードはコンデンサ６を介して整流ダイオード４のカソードに接続され、フライホイールダイオード３１のカソードはフライホイールダイオード７のアノードに接続される。
【００４６】
昇圧トランス３２は、昇圧トランス８と同じ構成であり、互いに逆極性に電磁結合された１次巻線３２ａおよび２次巻線３２ｂを含む。１次巻線３２ａの高電圧側端子（図９中のドットが付された端子）および基準電圧側端子は、フライホイールダイオード３１のカソードおよびアノードにそれぞれ接続される。２次巻線３２ｂの高電圧側端子（図９中のドットが付された端子）および基準電圧側端子は、イオン発生素子３５の放電電極側端子３５ａおよび誘電電極側端子３５ｂにそれぞれ接続される。なお、イオン発生素子３５の放電電極側端子３５ａおよび誘電電極側端子３５ｂ間に印加される電圧の極性は、イオン発生素子９の放電電極側端子９ａおよび誘電電極側端子９ｂ間に印加される電圧の極性と逆になっている。
【００４７】
ダイオード３３のアノードはイオン発生素子９の放電電極側端子９ａに接続され、そのカソードは接地端子１ｂに接続される。ダイオード３４のアノードは接地端子１ｂに接続され、そのカソードはイオン発生素子３５の放電電極側端子３５ａに接続される。
【００４８】
イオン発生素子３５は、図１０に示すように、イオン発生素子９と同じ誘電体部２１に設けられている。すなわち、イオン発生素子３５は、誘電体基板１２の表面に形成された誘電電極３６および接続端子３７を含む。誘電電極３６および接続端子３７間は導通している。接続端子３７は、誘電体基板１２を貫通するスルーホール３８を介して、誘電体基板１２の裏面に形成された誘電電極側端子３５ｂに接続されている。したがって、誘電電極側端子３５ｂと誘電電極３６は電気的に接続されている。
【００４９】
また、イオン発生素子３５は、誘電体基板１３の表面に形成された放電電極３９および接続端子４０を含む。接続端子４０は、誘電体基板１２,１３を貫通するスルーホール４１を介して、誘電体基板１２の裏面に形成された放電電極側端子３５ａに接続されている。したがって、放電電極側端子３５ａと放電電極３９は電気的に接続されている。誘電電極３６と放電電極３９は、互いに対向して配置されている。放電電極１７,３９および接続端子１８,４０が形成された誘電体基板１３の表面全体は、コーティング層２０で覆われている。
【００５０】
また、イオン発生素子９と３５は、誘電体基板１２，１３の中心を通り、かつ誘電体基板１２，１３に垂直な面を中心として面対称に形成されている。すなわち、誘電電極側端子９ｂ,３５ｂは隣接して配置され、放電電極側端子９ａ,３５ａは誘電電極側端子９ｂ,３５ｂの両側に配置されている。したがって、放電電極側端子９ａ,３５ａ間の距離を大きくすることができ、それらの間の結合容量値を小さくすることができる。
【００５１】
次に、図９および図１０で示したイオン発生装置の動作について説明する。交流電源１の出力電圧により、入力抵抗素子３および整流ダイオード４を介してコンデンサ６が充電される。そして、コンデンサ６の端子間電圧が規定電圧以上になると、トランス駆動用スイッチング素子５がオンして、コンデンサ６の端子間電圧が昇圧トランス８,３２の１次側巻線８ａ,３２ａに印加される。その直後、コンデンサ６に充電された電荷は、１次側巻線８ａ,３２ａおよびトランス駆動用スイッチング素子５を介して放電され、コンデンサ６の端子間電圧はゼロに戻り、再びコンデンサ６が充電され、規定周期で充放電が繰り返される。また、トランス駆動用スイッチング素子５がオンされると、昇圧トランス８,３２の１次巻線８ａ,３２ａ側のエネルギーが昇圧トランス８,３２の２次巻線８ｂ,３２ｂに伝達され、２次巻線８ｂ,３２ｂの端子間にインパルス波形の交番電圧が印加される。これにより、イオン発生素子８,３２の放電電極および誘電電極間で放電が生じ、イオンが発生する。
【００５２】
また、イオン発生素子３５の放電電極３９には、昇圧トランス３２の２次巻線３２ｂの高電圧側端子ＴＨｂだけでなく、ダイオード３４のカソードが接続されている。このため、放電電極３９および接地端子１ｂ間の電圧Ｖａと、誘導電極３６および接地端子１ｂ間の電圧Ｖｂは、それぞれ２次巻線３２ｂの高電圧側端子ＴＨｂおよび基準電圧側端子ＴＬｂに印加されるインパルス波形の交流電圧に正の直流バイアス電圧を加えた電圧となる。したがって、イオン発生素子３５で発生したマイナスイオンは放電電極３９上で中和され、プラスイオンは放電電極３９によって反発されて放出される。
【００５３】
また、イオン発生素子９の放電電極１７には、昇圧トランス８の２次巻線８ｂの高電圧側端子ＴＨｂだけでなく、ダイオード３３のアノードが接続されている。このため、放電電極１７および接地端子１ｂ間の電圧と、誘導電極１４および接地端子１ｂ間の電圧は、それぞれ２次巻線８ｂの高電圧側端子ＴＨｂおよび基準電圧側端子ＴＬｂに印加されるインパルス波形の交流電圧に負の直流バイアス電圧を加えた電圧となる。したがって、イオン発生素子９で発生したプラスイオンは放電電極１７上で中和され、マイナスイオンは放電電極１７によって反発されて放出される。
【００５４】
また、放電電極１７と３９および誘導電極１４と３６は、それぞれ相似形であり、略同じ大きさである。また、放電電極１７と誘導電極１４との間の絶縁抵抗値と、放電電極３９と誘導電極３６との間の絶縁抵抗値とは略同一である。したがって、放電電極１７と誘導電極１４との間、および放電電極３９と誘導電極３６との間に絶対値が略同一の電圧を印加すれば、略同量のプラスイオンおよびマイナスイオンがイオン発生素子３５，９から放出されることになる。
【００５５】
なお、プラスイオンとしてはＨ＋（Ｈ２Ｏ）ｍがあり、マイナスイオンとしてはＯ２−（Ｈ２Ｏ）ｎがある。ここで、ｍ,ｎの各々は自然数であり、（Ｈ２Ｏ）ｍはＨ＋にＨ２Ｏ分子がｍ個付いていることを意味し、（Ｈ２Ｏ）ｎはＯ２−にＨ２Ｏ分子がｎ個付いていることを意味する。このようにプラス、マイナス両方のイオンを個別に放出させ、空気中にＨ＋（Ｈ２Ｏ）ｍとＯ２−（Ｈ２Ｏ）ｎの両方を放出させることによる効果は前述した通りである。
【００５６】
図１１は、この実施の形態２の比較例を示す回路図であって、図９と対比される図である。図１１において、このイオン発生装置が実施の形態２のイオン発生装置と異なる点は、電圧印加回路３０が電圧印加回路４０で置換されている点であり、電圧印加回路４０は電圧印加回路３０の昇圧トランス８,３２を昇圧トランス２４，４１で置換したものである。
【００５７】
昇圧トランス２４の構成は、図６で説明した通りであり、昇圧トランス４１は昇圧トランス２４と同じ構成である。昇圧トランス２４は、互いに同極性に電磁結合された１次巻線２４ａおよび２次巻線２４ｂを含む。１次巻線２４ａの高電圧側端子（図１１中のドットが付された端子）および基準電圧側端子は、フライホイールダイオード７のアノードおよびカソードにそれぞれ接続される。２次巻線２４ｂの高電圧側端子（図１１中のドットが付された端子）および基準電圧側端子は、イオン発生素子９の誘電電極側端子９ｂおよび放電電極側端子９ａにそれぞれ接続される。
【００５８】
昇圧トランス４１は、互いに同極性に電磁結合された１次巻線４１ａおよび２次巻線４１ｂを含む。１次巻線４１ａの高電圧側端子（図１１中のドットが付された端子）および基準電圧側端子は、フライホイールダイオード３１のアノードおよびカソードにそれぞれ接続される。２次巻線４１ｂの高電圧側端子（図１１中のドットが付された端子）および基準電圧側端子は、イオン発生素子３５の誘電電極側端子３５ｂおよび放電電極側端子３５ａにそれぞれ接続される。このイオン発生装置の他の構成および動作は、実施の形態２のイオン発生装置と同じであるので、その説明は繰り返さない。
【００５９】
図１２（ａ）〜（ｃ）は、図１１に示した比較例によるイオン発生装置におけるイオン発生素子３５の放電電極３９および誘電電極３６間の電圧Ｖｃと、誘電電極３６および接地端子１ｂ間の電圧Ｖｂと、放電電極３９および接地端子１ｂ間の電圧Ｖａを示す波形図である。また、図１２（ｄ）〜（ｆ）は、図９に示した本願発明のイオン発生装置における放電電極３９および誘電電極３６間の電圧Ｖｃと、誘電電極３６および接地端子１ｂ間の電圧Ｖｂと、放電電極３９および接地端子１ｂ間の電圧Ｖａを示す波形図である。
【００６０】
図１２（ａ）〜（ｆ）において、イオン発生素子３５の放電電極３９および誘電電極３６間に交流電圧Ｖｃを印加すると、放電が起こり、交流電圧Ｖｃの振幅は徐々に小さくなる。交流電圧Ｖｃの振幅の最大値は、比較例では４．６５ｋＶであり、本願発明では４．４８Ｖであり、比較例と本願発明で略同じであった。
【００６１】
しかし、交流電圧Ｖｂの振幅の最大値は、比較例では３．２１ｋＶであり、本願発明では１．１１Ｖであり、本願発明の方が比較例よりも小さかった。また、交流電圧Ｖａの振幅の最大値は、比較例では１．３０ｋＶであり、本願発明では２．８５ｋＶであり、本願発明の方が比較例よりも大きかった。したがって、イオン発生素子３５の放電電極３９および誘電電極３６間に同じ交流電圧Ｖｃを印加した場合でも、本願発明では比較例よりもかなり大きな電圧Ｖａを放電電極３９に印加できることが分かった。
【００６２】
これは、実施の形態１でも説明したが、本願発明の放電電極３９の電圧Ｖａが比較例の放電電極３９の電圧Ｖａよりも高いのは、昇圧トランス３２の２次巻線３２ｂの高電圧側端子ＴＨｂと１次巻線３２ａとの結合容量値が昇圧トランス４１の２次巻線４１ｂの高電圧側端子ＴＨｂと１次巻線４１ａとの間の結合容量値よりも小さいからと考えられる。
【００６３】
また、イオン発生素子９,３５の放電強度（または放電回数）とイオン発生量との関係は、図８に示したように、イオン発生素子９,３５の放電強度（または放電回数）を上げて行くと、比較例では放電強度（または放電回数）が比較的低いレベルでイオン発生量が飽和するが、本願発明では飽和し難いことが分かった。たとえば、図９に示した本願発明のイオン発生装置のイオン発生量は、図１１に示した比較例のイオン発生装置のイオン発生量よりも２０〜３０％多かった。放電回数などの条件が同じであれば放電電極１７,３９の電圧Ｖａが高い方がイオンの放出効率が高くなるので、放電強度を増加させた場合、本願発明のイオン発生量は比較例のイオン発生量よりも飽和し難くなる。
【００６４】
したがって、本実施の形態２のイオン発生装置によれば、容易に放電電極１７，３９の対地電位を増加させることが可能となり、放電部周辺でのイオンの再結合によるイオン放出効率の低減を防止し、印加電圧や放電回数を増加させた場合においてもイオンを効率よく放出させることが可能となる。
【００６５】
なお、この実施の形態２では、昇圧トランス８，３２の１次巻線８ａ,３２ａを直列接続したが、１次巻線８ａ,３２ａが並列接続された回路構成にすることも可能である。
【００６６】
なお、上記実施の形態１，２では、トランス駆動用スイッチング素子５として無ゲート２端子サイリスタを使用したが、若干異なる回路を用いてサイリスタ（ＳＣＲ）を用いてもよい。
【００６７】
また、昇圧トランス８，３２の１次側駆動回路の構成は、特に限定するものではなく、同様の動作が得られる回路であればよい。たとえば、交流電源１の代わりに直流電源を使用し、直流電源の出力電圧を交流電圧に変換して昇圧トランス８，３２の１次巻線８ａ,３２ａに印加してもよい。
【００６８】
また、上述した本発明に係るイオン発生装置は、空気調和機、除湿器、加湿器、空気清浄機、冷蔵庫、ファンヒータ、電子レンジ、洗濯乾燥機、掃除機、殺菌装置などの電気機器に搭載することが可能である。
【００６９】
この電気機器には、イオン発生装置で発生したプラスイオン、マイナスイオンの両方のイオンを空気中に送出する送出手段（たとえば、図４の送風ファン２２）を搭載すればよい。このような電気機器であれば、機器本来の機能に加えて、搭載したイオン発生装置から放出されたプラスイオン、マイナスイオンの作用により空気中のカビや菌を不活化してその増殖を抑制することなどができ、室内環境を所望の雰囲気状態とすることが可能となる。
【００７０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】この発明の実施の形態１によるイオン発生装置の構成を示す回路図である。
【図２】図１に示した昇圧トランスの構成を示す断面図である。
【図３】図１に示したイオン発生素子の構成を示す断面図である。
【図４】図１に示したイオン発生装置を搭載した電気機器の要部を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１の比較例を示す回路図である。
【図６】図５に示した昇圧トランスの構成を示す断面図である。
【図７】実施の形態１の効果を説明するための図である。
【図８】実施の形態１の効果を説明するための他の図である。
【図９】この発明の実施の形態２によるイオン発生装置の構成を示す回路図である。
【図１０】図９に示したイオン発生素子の構成を示す断面図である。
【図１１】実施の形態２の比較例を示す回路図である。
【図１２】実施の形態２の効果を説明するための図である。
【図１３】従来のイオン発生装置の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  交流電源、１ａ  出力端子、１ｂ  接地端子、２，２３，３０，４０  電圧印加回路、３  入力抵抗素子、４  整流ダイオード、５  トランス駆動用スイッチング素子、６  コンデンサ、７  フライホイールダイオード、８，２４，３２，４１  昇圧トランス、８ａ，２４ａ，３２ａ，４１ａ  １次巻線、８ｂ，２４ｂ，３２ｂ，４１ｂ  ２次巻線、９，３５  イオン発生素子、９ａ，３５ａ  放電電極側端子、９ｂ，３５ｂ  誘導電極側端子、１０  ボビン、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  凸部、１１  コア、ＴＨ  高電圧側端子、ＴＬ  基準電圧側端子、１２，１３  誘電体基板、１４，３６  誘電電極、１５，１８，３７，４０  接続端子、１６，１９，３８，４１  スルーホール、１７，３９  放電電極、２０  コーティング層、２１  誘電体部、２２  送風ファン。
【図１】
2009135002.tif 000003
【図２】
2009135002.tif 000004
【図３】
2009135002.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009135002.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009135002.tif 000011
【図１０】
2009135002.tif 000012
【図１１】
2009135002.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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