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【発明の名称】 イオン発生装置および空気調節装置
【発明者】 【氏名】岩下 安広

【要約】 【課題】イオン発生周期のバラツキが少ない安定したイオン発生が可能であり、イオン発生量が多いイオン発生装置を実現する。

【解決手段】イオン発生装置は、充電の際に充電電流が通過する第1の電流制限手段1および第2の電流制限手段100と、充電電流を切り替えるためのスイッチ用トランジスタ101と、電圧値を検出するための電圧検出手段としてのシャントレギュレータ102を有する。そして基準電圧値に応じて、第1の電流制限手段1および第2の電流制限手段100を通過する第1充電電流と、第2の電流制限手段100をスイッチ用トランジスタ101でバイパスした状態で第1の電流制限手段1のみを通過する第2充電電流とが、所定の周期の1周期内で2段階に切り替わるようにする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
放電により所定の周期でイオンを発生するイオン発生素子と、
充電用コンデンサを充電電流にて充電する充電回路と、
上記充電用コンデンサに充電された充電電圧が所定の値に達した時に上記充電用コンデンサを放電させる放電スイッチ素子を有し、該放電によって、イオン発生に必要な電圧を上記イオン発生素子に印加する電圧印加回路と、を備えたイオン発生装置において、
上記充電電流が上記所定の周期の1周期内において2段階に切り替わることを特徴とするイオン発生装置。
【請求項2】
上記充電電流が、上記充電用コンデンサの両端電圧の値を基準電圧値として2段階に切り替わ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】
上記放電スイッチ素子が、短絡動作開始後、該放電スイッチ素子に所定値以上の電流が流れることにより、自身の短絡動作を保持する機能を有する素子であ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4】
上記充電電流が、上記充電用コンデンサの両端電圧の値を基準電圧値として2段階に切り替わると共に、
上記放電スイッチ素子が、短絡動作開始後、該放電スイッチ素子に所定値以上の電流が流れることにより、自身の短絡動作を保持する機能を有する素子であ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5】
上記基準電圧値は、上記放電スイッチ素子の短絡動作時における素子の両端電圧より高い電圧であり、該基準電圧値を境に、上記充電電流が切り替わることを特徴とする請求項2または4に記載のイオン発生装置。
【請求項6】
上記充電電流は、
その最大電流値が、上記放電スイッチ素子の短絡動作を保持する最小電流値よりも小さい第1充電電流と、
その最大電流値が、上記第1充電電流の最大電流値よりも大きい第2充電電流と、を有し、
上記第1充電電流および第2充電電流によって、上記充電電流が上記所定の周期の1周期内において2段階に切り替わ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7】
上記第2充電電流の最大電流値が、上記放電スイッチ素子の短絡状態を保持する電流値よりも大きいことを特徴とする請求項6に記載のイオン発生装置。
【請求項8】
上記充電回路は、
上記充電用コンデンサへの充電の際に、上記第1充電電流及び第2充電電流が通過する第1の電流制限手段と、
上記充電用コンデンサへの充電の際に、上記第1充電電流が通過し、上記第1の電流制限手段に直列接続される第2の電流制限手段と、
上記第1充電電流と上記第2充電電流とを切り替えるためのスイッチ用トランジスタと、
上記充電用コンデンサの両端電圧の値を検出するための電圧検出手段と、を備え、
上記第2の電流制限手段の両端には、上記スイッチ用トランジスタのエミッタとコレクタとが並列に接続されており、
上記電圧検出手段には、上記スイッチ用トランジスタのベースが直列に接続されており、
上記電圧検出手段が上記基準電圧値よりも低い値を検出した状態においては、上記スイッチ用トランジスタをOFF状態とすると共に、上記充電電流は、上記第1の電流制限手段および第2の電流制限手段を通過し、
上記電圧検出手段が上記基準電圧値よりも高い値を検出した状態においては、上記スイッチ用トランジスタをON状態とすると共に、上記充電電流は、上記第2の電流制限手段をバイパスし、上記第1の電流制限手段を通過する状態とすることで、上記充電電流が2段階に切り替わることを特徴とする請求項6または7に記載のイオン発生装置。
【請求項9】
上記第2の電流制限手段が抵抗であることを特徴とする請求項8に記載のイオン発生装置。
【請求項10】
上記放電スイッチ素子が、ゲート端子にトリガを与えることにより短絡動作を開始するサイリスタであ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11】
上記放電スイッチ素子が、素子の両端電圧があらかじめ定められた値以上になると短絡動作を開始する2端子サイリスタであ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12】
上記第2充電電流の電流値が、上記2端子サイリスタの短絡動作を開始させるために最低限必要な電流値以上であることを特徴とする請求項11に記載のイオン発生装置。
【請求項13】
上記第2充電電流は、定電流であることを特徴とする請求項6に記載のイオン発生装置。
【請求項14】
イオン発生装置を用いて空気を調節する空気調節装置において、
請求項1〜13のいずれか1項に記載のイオン発生装置を備えた空気調節装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、エアコン、除湿機、加湿器、空気清浄機、ファンヒーターなどの空気調節装置に取り付けられ、空気中にイオンを発生させるイオン発生装置および空気調節装置に関するものであり、特に放電スイッチ素子の保持電流の規制を受けず、かつイオン発生量が多いイオン発生装置、及び空気調節装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
事務所、会議室、または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、またはほこり等の空気汚染物質が増加する。それによって、人間をリラックスさせる効能を有するマイナスイオンは空気中から減少していく。そこで、空気中のマイナスイオンを補給するため、種々のイオン発生装置が提案されており、このイオン発生装置は空気清浄機等の空気調節装置に搭載されている。
【0003】
また、プラスイオンとマイナスイオンとを発生させることで、空気中の浮遊細菌を除去する効果を有する空気調節装置、さらに、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、プラスイオンおよびマイナスイオンの同時発生による浮遊細菌の除去の効果とを切り替えられる空気調節装置も実用化されている。
【0004】
この種の先行技術として、例えば、特許文献1に開示されたものがある。以下に、従来技術の動作について、図6および図7に基づいて説明する。なお、以下に説明する技術は、特許文献1の技術を、直流入力を用いる構成として応用した技術であり、交流入力を用いた構成として記載される特許文献1の技術とは一部異なる。これは本発明との差異の説明として好都合であり、この従来技術も現在実用化されている。また、特許文献1に記載のコンデンサC3はマイナスイオンとプラスイオンとのバランスを調整するものであるが、本発明の従来技術の説明について、必須の構成ではないと考えられるので、ここでは記載を省略している。
【0005】
従来の空気調節装置に搭載されたイオン発生装置では、例えば、図6に示すように、イオン発生素子13を備え、充電回路として、スイッチ用トランジスタ17、定電圧レギュレータ回路16、電流制限抵抗1、および充電用コンデンサ2を備える。また、電圧印加回路としてシャントレギュレータ3、トランジスタ4、抵抗5・6・8・9、コンデンサ7、ダイオード10、およびトランス12を備え、さらに放電スイッチ素子としてサイリスタ11を備える。また、ヒューズ18が、入力電圧端子「+V」とスイッチ用トランジスタ17との間に設けられる。
【0006】
ここで、直流電圧(例えば12V)を入力電圧端子「+V」と接地端子GNDとの間に印加し、起動端子であるON/OFF端子をGNDに接続すると、スイッチ用トランジスタ17はON状態となり、電流はスイッチ用トランジスタ17を流れ、定電圧レギュレータ回路16の入力に電圧が印加される。定電圧レギュレータ回路16は安定化された電圧(例えば9V)を出力し、そのとき定電圧レギュレータ回路16から出力される出力電流は、電流制限抵抗1を介して、充電用コンデンサ2へと流れる。それによって、充電用コンデンサ2の両端電圧が上昇する。
【0007】
ここで、充電用コンデンサ2の両端電圧は、抵抗5および抵抗6によって分圧され、シャントレギュレータ3に電圧を供給する。そして、シャントレギュレータ3の電圧が自身のリファレンス電圧に達したとき、このシャントレギュレータ3はON状態となり、続いて、トランジスタ4がONとなり、抵抗8を通してサイリスタ11のゲートに電圧が印加され、サイリスタ11が短絡する。
【0008】
このとき、充電用コンデンサ2と昇圧トランス12の1次巻線12aとサイリスタ11とのループは、サイリスタ11の短絡によって、充電用コンデンサ2に充電された電荷を放電させる。これにより、1次巻線12aにインパルス電圧を発生させ、昇圧トランス12の2次巻線12bに発生する高圧をイオン発生素子13の電極に印加し、その印加電圧による、電極からの放電によってイオンを放出する。
【0009】
一方、リレー端子RYONにリレー14の動作電圧を印加すると、リレー14が動作し、昇圧トランス12の2次巻線12bの一方の端子がダイオード15を通じて接地端子GNDに接続されることでマイナスイオンを放出し、さらに、リレー14がオープンのときは、プラスイオン、マイナスイオンの両方を放出する。
【0010】
また、定電圧レギュレータ回路16は、車載用などのバッテリー駆動であって、入力電圧が例えば10V〜16Vなどの安定化されない場合に備えられるが、イオン発生装置の実際の用途によっては必要でない場合もある。
【0011】
また、トランジスタ17はイオン発生のON/OFFに使用されるが、例えば、イオン発生装置への電力供給の制御によってイオン発生装置のON/OFFを制御する場合などは必要ない。
【0012】
また、ヒューズ18については、従来技術の説明とは関係のない構成であると考えられるので、詳しい説明は省略する。
【0013】
別の従来技術の動作を図7に基づいて以下に説明する。
【0014】
図7は、放電スイッチ素子に2端子サイリスタ19を使用した例である。このとき、充電用コンデンサ2の充電電圧が2端子サイリスタ19のブレークオーバー電圧に達することで2端子サイリスタ19が短絡し、イオンを放出する。
【0015】
この動作は、図6のサイリスタ11のゲートONを2端子サイリスタ19のブレークオーバーで代用した例であり、その他の動作は図6と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【0016】
ところで、図6および図7に示す、従来のイオン発生装置における充電用コンデンサ2の両端電圧は、図10(a)に示すように、抵抗1および充電用コンデンサ2による時定数カーブを描く。そのため、充電用コンデンサ2の放電は充電電圧のカーブが緩やかになった点で行われる。結果、入力電圧や検出電圧の僅かなバラツキが生じ、このバラツキによって、イオン発生までの周期が不規則となり、イオン発生量や放電による音の発生量に悪影響を及ぼす。そして、最終的には、安定したイオン発生が阻害されるという問題が生じる。
【0017】
また、外来ノイズなどにより、意図しない形で放電スイッチ素子が短絡したときには、トランス12の逆起電力が発生しない。これによって、充電用コンデンサ2を充電するための電流が放電スイッチ素子に流れ続け、放電スイッチ素子が短絡状態で安定してしまい、最終的にはイオン発生が停止するという問題も生じる。
【0018】
図6および図7の構成においてこの問題を解決する方法としては、図10(b)に示すように、イオン発生の1周期(放電周期)T内における、充電用コンデンサ2の放電直後に、抵抗1に流れる電流値、即ち、図6および図7の構成において、充電電流の最大値Im5が、サイリスタ11または2端子サイリスタ19の保持電流(保持電流:放電スイッチ素子がONとなった後、ON状態を維持するために必要な素子に流す電流値)I0よりも小さくなるように、抵抗1の抵抗値を設定すればよい。上記の方法によって、外来ノイズなどにより、意図しない形で放電スイッチ素子が短絡した場合においても、放電スイッチ素子であるサイリスタ11または2端子サイリスタ19の短絡を確実に解除することができる。
【0019】
しかしながら前述のように、図6および図7の構成における充電用コンデンサ2の両端電圧の充電波形は、図10(a)に示すように時定数に応じたカーブを描き、かつ充電用コンデンサ2の放電直後に抵抗1に流れる電流値は、放電周期T内で最大(Im5)であることから、図6および図7に示す方法では、放電周期Tが長くなり、イオン発生の効果が薄れてしまう。
【0020】
そこで、この問題を解決する方法として、特許文献2には、充電用コンデンサを定電流にて充電する構成のイオン発生装置が開示されている。以下その動作について、図8および図9に基づいて簡単に説明する。なお、説明の便宜上、すでに図面を用いて説明した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記してその説明を省略する。
【0021】
従来の空気調節装置に搭載されたイオン発生装置では、例えば、図8に示すようなものがある。図8は、図6の構成に加え、充電回路に、充電用コンデンサへと充電をオンオフするスイッチ用トランジスタ26と、制御用トランジスタ24と、充電電流を検出するための電流検出抵抗としてのヒューズ抵抗20と、充電電流が定電流になるように制御するための比較回路としてのオペアンプ21とを備える。加えて、スイッチ用ダイオードであるON/OFF制御用ダイオード22、およびスイッチ用抵抗であるプルアップ抵抗25を備え、さらにオペアンプ21の非反転入力端子には素子23が接続されている。なお、素子23は基準電圧素子であり、その電圧は一定であるが、素子23の電圧値の設定については後述する。
【0022】
図8において、起動時ON/OFF端子をGNDに接続すると、ヒューズ抵抗20に電流が流れていないことから、オペアンプ21の反転入力端子はGNDレベルとなり、オペアンプ21の非反転入力端子に接続された素子23の電圧との比較から、オペアンプ21の出力はハイレベルとなる。そこで、制御用トランジスタ24がON状態となり、スイッチ用トランジスタ26がON状態となり、コンデンサ2への充電が開始される。
【0023】
このとき、ヒューズ抵抗20にコンデンサ2への充電電流が流れ、オペアンプ21の反転入力端子はプラス方向に移行するが、オペアンプ21の出力による制御用トランジスタ24およびスイッチ用トランジスタ26の制御で、オペアンプ21の反転入力端子は素子23の電圧と同一となるように制御される。
【0024】
このとき、充電用コンデンサ2への充電電流は次の式で示される。
【0025】
充電電流=(素子23の電圧)/(ヒューズ抵抗20の抵抗値)
ここで、上式より充電電流は式の右辺が一定値であることから、充電電流は定電流であるように制御される。
【0026】
次に、ON/OFF端子がオープンのときには、プルアップ抵抗25を通じ、ダイオード22を通して、オペアンプ21の反転入力端子にプラスの電圧が印加されるため、オペアンプ21の出力はローレベルとなり、制御用トランジスタ24がOFF状態となり、スイッチ用トランジスタ26がOFF状態となるため、充電用コンデンサ2への充電が停止する。
【0027】
別の従来技術の動作を図9に示す。
【0028】
この動作は、図8のサイリスタ11のゲートONを2端子サイリスタ19のブレークオーバーで代用した例であり、その他の動作は図8と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【0029】
なお、図8および図9における、定電流による充電動作の詳細については、後述の〔発明を実施するための最良の形態〕内、〔実施の形態3〕にて説明する。
【0030】
上記の構成により、充電用コンデンサの充電電流は、図11(b)に示すように、充電電流の値がIm6の定電流によって上記充電用コンデンサを充電することができるため、イオン発生周期のバラツキが少ない安定したイオン発生が可能となる。
【0031】
また、充電用コンデンサ2への充電がまだある程度までしか為されていないにも関わらず、外来ノイズなどで放電スイッチ素子が短絡した場合においても、図8および図9の構成における充電用コンデンサ2の充電電流Im6は、図11(b)に示すように、常に保持電流I0よりも小さな値の定電流である。そのため、放電スイッチ素子であるサイリスタ11または2端子サイリスタ19の短絡を確実に解除することができる。
【0032】
加えて、定電流による充電用コンデンサ2の充電により、充電用コンデンサ2の充電電圧の波形は図11(a)に示すように直線的となる。そのため図8および図9の構成は、図6および図7の構成の場合、即ち、充電電圧の波形が図10(a)に示すような波形となる場合よりも充電スピードは早く、その結果、充電用コンデンサ2の放電直後の充電電流の値を小さく設定しても、充電用コンデンサ2の放電周期Tは、図10(a)の場合ほどは長くならない。
【特許文献1】特開2003−100419号公報(2003年4月4日公開)
【特許文献2】特開2006−32231号公報(2006年2月2日公開)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0033】
しかしながら、図8および図9に示す、充電用コンデンサを定電流にて充電するイオン発生装置では、誤動作防止のため、即ち、外来ノイズなどの侵入などにより、上記放電スイッチ素子が意図しない形で短絡した際に上記放電スイッチ素子の短絡を解除する必要がある。そのため、充電用コンデンサ充電時の電流値Im6は、図11(b)に示すように、常に上記放電スイッチ素子の保持電流I0よりも小さい値でなければならないという問題がある。
【0034】
このことから、放電周期を更に短くすること、即ち短時間でより多くの電流を充電することには限界がある。
【0035】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、放電スイッチ素子の保持電流の規制を受けず、放電スイッチ素子の誤動作を防止し、かつ放電の周期がより短くイオン発生量がより多いイオン発生装置、及び空気調節装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【0036】
本発明に係るイオン発生装置は、上記の課題を解決するために、放電により所定の周期でイオンを発生するイオン発生素子と、充電用コンデンサを充電電流にて充電する充電回路と、上記充電用コンデンサに充電された充電電圧が所定の値に達した時に上記充電用コンデンサを放電させる放電スイッチ素子を有し、該放電によって、イオン発生に必要な電圧を上記イオン発生素子に印加する電圧印加回路と、を備えたイオン発生装置において、上記充電電流が上記所定の周期の1周期内において2段階に切り替わることを特徴としている。
【0037】
上記の構成によれば、上記充電用コンデンサへの充電電流は、所定の周期の1周期内において2段階に切り替わる。なお、ここで言う「所定の周期」とは、放電によってイオンを放出してから、次に放電によってイオンを放出するまでの期間、即ち本発明に係るイオン発生装置の放電周期である。この放電周期は、充電用コンデンサの放電が完了してから、充電用コンデンサが充電を再開し、充電によって充電用コンデンサの両端電圧が所定の値まで到達し、充電用コンデンサが再び放電するまでの時間を1周期としている。また、ここで言う「所定の値」とは、充電によって充電用コンデンサが電荷を蓄積し、放電スイッチ素子を短絡させるときの、充電用コンデンサの両端電圧の値であり、例えば、サイリスタであれば、ゲート端子にトリガを与える電圧値であり、2端子サイリスタであれば、ブレークオーバー電圧である。即ち、上述した充電用コンデンサの放電周期の1周期内において、充電回路が2種類の充電電流によって充電用コンデンサを充電する構成である。
【0038】
従って、イオン発生周期のバラツキが少ない安定したイオン発生と、イオン発生量の増加とを両立することが可能になるという効果を奏する。さらに、充電動作を切り替えることにより、充電動作の設計の自由度が増す。即ち、放電周期の設定の自由度が増すため、放電スイッチ素子の誤動作による制限を受けることなく、放電周期を短く設定することが可能になるという効果を奏する。
【0039】
本発明に係るイオン発生装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記充電電流が、上記充電用コンデンサの両端電圧の値を基準電圧値として2段階に切り替わることを特徴としている。
【0040】
上記の構成によれば、2段階の充電電流は、上記充電用コンデンサの両端電圧の値を基準電圧値として、基準電圧値に応じて切り替わる。充電用コンデンサの両端電圧の値を検出することにより、その検出結果に適した充電電流へと切り替えることよって充電を行う。具体的には、放電スイッチ素子の短絡直後の充電動作と、その後短絡動作の前の充電動作とを切り替えることができる構成である。
【0041】
従って、誤動作が発生しない確実な動作が可能となり、イオン発生の確実性が増すという効果を奏する。
【0042】
本発明に係るイオン発生装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記放電スイッチ素子が、短絡動作開始後、該放電スイッチ素子に所定値以上の電流が流れることにより、自身の短絡動作を保持する機能を有する素子であることを特徴としている。
【0043】
上記の構成によれば、放電スイッチ素子は、短絡動作開始後、その素子に流れる電流により、短絡動作を保持する機能を持つ素子である。即ち、放電スイッチ素子に保持電流(保持電流:放電スイッチ素子が短絡状態となった後、短絡状態を維持するために必要な、素子に流す電流値)以上の電流が流れている間は常に、放電スイッチ素子を短絡状態に安定させることが可能な構成である。なお、短絡動作および短絡動作の解除の詳細については後述する。
【0044】
従って、短絡動作の保持および短絡動作の解除を確実なものとすることができるため、誤動作が発生しない確実な充電用コンデンサの短絡放電が可能となり、イオン発生の確実性が増すという効果を奏する。
【0045】
なお、本発明に係るイオン発生装置は、上記の課題を解決するために、上記充電電流が、上記充電用コンデンサの両端電圧の値を基準電圧値として2段階に切り替わると共に、上記放電スイッチ素子が、短絡動作開始後、該放電スイッチ素子に所定値以上の電流が流れることにより、自身の短絡動作を保持する機能を有する素子であるのが好ましい。
【0046】
本発明に係るイオン発生装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記基準電圧値は、上記放電スイッチ素子の短絡動作時における素子の両端電圧より高い電圧であり、該基準電圧値を境に、上記充電電流が切り替わることを特徴としている。
【0047】
上記の構成によれば、充電用コンデンサの基準電圧値は、放電スイッチ素子の短絡動作時における素子の両端電圧より高い電圧であり、その基準電圧値を境に、充電電流が切り替わる。充電用コンデンサの充電(即ち、充電用コンデンサの両端電圧の上昇)は、放電スイッチ素子の短絡状態が解除されることによって開始されるが、充電電流が切り替わるための基準電圧値を、放電スイッチ素子の短絡動作時における素子の両端電圧より高い電圧に設定することで、充電用コンデンサの両端電圧が基準電圧値に到達する前段階にて、「放電スイッチ素子の短絡が解除された後に充電電流を切り替える」という動作を確実に実施することが可能な構成である。
【0048】
従って、短絡直後から短絡解除までの期間の充電電流を低く抑えることが可能になり、それによって短絡状態の解除を確実に実施することが可能になるという効果を奏する。
【0049】
本発明に係るイオン発生装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記充電電流は、その最大電流値が、上記放電スイッチ素子の短絡動作を保持する最小電流値よりも小さい第1充電電流と、その最大電流値が、上記第1充電電流の最大電流値よりも大きい第2充電電流と、を有し、上記第1充電電流および第2充電電流によって、上記充電電流が上記所定の周期の1周期内において2段階に切り替わることを特徴としている。
【0050】
上記の構成によれば、放電スイッチ素子の短絡動作を保持する最小電流値よりも小さい第1充電電流と、その最大電流値が第1充電電流の最大電流値よりも大きい第2充電電流を切り替えて充電用コンデンサを充電する。第1充電電流から第2充電電流に切り替わることによって、充電電流を大きくすることが可能な構成である。
【0051】
従って、充電の速度が増し、それに伴い放電周期を短くすることが可能になり、それによって、イオン発生量を増加させることが可能になるという効果を奏する。また、確実なスイッチ素子の短絡動作の解除が可能となるという効果を奏する。
【0052】
本発明に係るイオン発生装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記第2充電電流の最大電流値が、上記放電スイッチ素子の短絡状態を保持する電流値よりも大きいことを特徴としている。
【0053】
上記の構成によれば、第2充電電流の最大電流値が、放電スイッチ素子の短絡状態を保持する電流値よりも大きい。従来の技術においては、放電スイッチ素子の誤動作を避けるため、充電電流は常に、放電スイッチ素子の保持電流未満である必要があった。しかし、本発明に係る第2充電電流においてはその制限がなく、大きな電流値を設定することが可能な構成である。
【0054】
従って、充電の速度が大幅に増し、それに伴い放電周期を大幅に短くすることが可能になるという効果を奏する。また、それによって、イオン発生量を増加させることが可能になるという効果を奏する。
【0055】
本発明に係るイオン発生装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記充電回路は、上記充電用コンデンサへの充電の際に、上記第1充電電流及び第2充電電流が通過する第1の電流制限手段と、上記充電用コンデンサへの充電の際に、上記第1充電電流が通過し、上記第1の電流制限手段に直列接続される第2の電流制限手段と、上記第1充電電流と上記第2充電電流とを切り替えるためのスイッチ用トランジスタと、上記充電用コンデンサの両端電圧の値を検出するための電圧検出手段と、を備え、上記第2の電流制限手段の両端には、上記スイッチ用トランジスタのエミッタとコレクタとが並列に接続されており、上記電圧検出手段には、上記スイッチ用トランジスタのベースが直列に接続されており、上記電圧検出手段が上記基準電圧値よりも低い値を検出した状態においては、上記スイッチ用トランジスタをOFF状態とすると共に、上記充電電流は、上記第1の電流制限手段および第2の電流制限手段を通過し、上記電圧検出手段が上記基準電圧値よりも高い値を検出した状態においては、上記スイッチ用トランジスタをON状態とすると共に、上記充電電流は、上記第2の電流制限手段をバイパスし、上記第1の電流制限手段を通過する状態とすることで、上記充電電流が2段階に切り替わることを特徴としている。
【0056】
上記の構成によれば、第1の電流制限手段と、第2の電流制限手段と、スイッチ用トランジスタと、電圧検出手段と、を備える。そして、充電用コンデンサの両端電圧の値を電圧検出手段によって検出し、その値によってスイッチ用トランジスタが、第1の電流制限手段および第2の電流制限手段を通過する第1充電電流と、第2の電流制限手段をバイパスし、第1の電流制限手段を通過する第2充電電流とを切り替える構成である。また、スイッチ用トランジスタの制御を充電用コンデンサの両端電圧の値によって、つまり、基準電圧値によって行うことで、放電スイッチ素子の短絡状態に応じた、確実な充電電流の制御が可能な構成である。
【0057】
従って、簡単な構成で本発明の効果の基本である充電のスピードUPと誤動作防止の両立が可能となり、イオン発生周期のバラツキが少ない安定したイオン発生とイオン発生量を多くすることの両立が可能になるという効果を奏する。
【0058】
なお、本発明に係るイオン発生装置は、上記の課題を解決するために、上記第2の電流制限手段が抵抗であることが好ましい。
【0059】
上記の構成によれば、上記第2の電流制限手段が抵抗である。従って、低コストな素子によって、第2の電流制限手段を実現することが可能であるという効果を奏する。
【0060】
本発明に係るイオン発生装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記放電スイッチ素子が、ゲート端子にトリガを与えることにより短絡動作を開始するサイリスタであることを特徴としている。
【0061】
上記の構成によれば、放電スイッチ素子は、ゲート端子にトリガを与えることにより短絡動作を開始するサイリスタである。充電用コンデンサが充電を実施し、充電によって充電用コンデンサの両端電圧が所定の値まで到達すると、サイリスタは短絡し、それによって放電を行う構成である。また、サイリスタの抵抗分割により、充電用コンデンサの両端電圧の検出を、シャントレギュレータを用いて行うことが可能になる構成である。
【0062】
従って、充電用コンデンサの両端電圧の監視を別回路で行うことが可能になるため、充電動作を高精度に制御することが可能になるという効果を奏する。
【0063】
本発明に係るイオン発生装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記放電スイッチ素子が、素子の両端電圧があらかじめ定められた値以上になると短絡動作を開始する2端子サイリスタであることを特徴としている。
【0064】
上記の構成によれば、放電スイッチ素子は、その両端電圧があらかじめ定められた値以上になると短絡動作を開始する2端子サイリスタである。充電用コンデンサが充電を実施し、充電によって充電用コンデンサの両端電圧が2端子サイリスタのブレークオーバー電圧以上になることにより短絡し、それによって放電を行う構成である。
【0065】
従って、放電スイッチ素子が、ゲート端子にトリガを与えることにより短絡動作を開始するサイリスタである場合に比べ、ゲート端子にトリガを与えるための回路が不要となり、回路の簡素化が可能となるという効果を奏する。
【0066】
本発明に係るイオン発生装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記第2充電電流の電流値が、上記2端子サイリスタの短絡動作を開始させるために最低限必要な電流値以上であることを特徴としている。
【0067】
上記の構成によれば、第2充電電流の電流値は、2端子サイリスタの短絡動作を開始させるために最低限必要な電流値以上である。
【0068】
従って、2端子サイリスタの短絡動作を確実に実施することが可能になり、イオン発生の確実性が増すという効果を奏する。
【0069】
本発明に係るイオン発生装置は、上記の課題を解決するために、上記の構成に加えて、上記第2充電電流は、定電流であることを特徴としている。
【0070】
上記の構成によれば、上記第1の電流制限手段は、定電流にて充電用コンデンサを充電することができる回路(定電流回路)で構成され、定電流にて上記充電用コンデンサを充電する。なおこのとき、第2充電電流に関しては放電スイッチ素子の保持電流による制限を受けないため、その定電流値は従来の技術よりも大きく設定することができる。
【0071】
従って、イオン発生周期のバラツキが少ない安定したイオン発生と、イオン発生量の増加とを両立することが可能になるという効果を奏する。また、放電周期はさらに短くなり、イオン発生量をより多くすることが可能であるという効果を奏する。
【0072】
また、本発明に係る空気調節装置は、上記の課題を解決するために、イオン発生装置を用いて空気を調節する空気調節装置において、上記いずれかのイオン発生装置を備えたことを特徴としている。
【0073】
上記の構成によれば、上記充電用コンデンサへの充電電流は、所定の周期の1周期内において2段階に切り替わる。
【0074】
従って、イオン発生サイクルを短くし、イオン発生量を多くすることが可能となるという効果を奏し、かつイオン発生の周期のバラツキが少なく、ノイズによる誤動作でのイオン発生停止のない安定したイオン発生が可能となるという効果を奏する。
【発明の効果】
【0075】
以上のように、本発明に係るイオン発生装置は、放電により所定の周期でイオンを発生するイオン発生素子と、充電用コンデンサを充電電流にて充電する充電回路と、上記充電用コンデンサに充電された充電電圧が所定の値に達した時に上記充電用コンデンサを放電させる放電スイッチ素子を有し、該放電によって、イオン発生に必要な電圧を上記イオン発生素子に印加する電圧印加回路と、を備えたイオン発生装置において、上記充電電流が上記所定の周期の1周期内において2段階に切り替わる構成である。
【0076】
これにより、イオン発生サイクルを短くし、イオン発生量を多くすることが可能となるという効果を奏し、かつイオン発生周期のバラツキが少なく、ノイズによる誤動作でのイオン発生停止の内安定したイオン発生が可能となるという効果を奏する。
【0077】
また、本発明に係る空気調節装置は、上記いずれかのイオン発生装置を備えた構成である。
【0078】
これにより、イオン発生サイクルを短くし、イオン発生量を多くすることが可能となるという効果を奏し、かつイオン発生周期のバラツキが少なく、ノイズによる誤動作でのイオン発生停止のない安定した空気調節装置の実現が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0079】
本発明の実施形態について説明すると以下の通りである。なお、説明の便宜上、すでに図面を用いて説明した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記してその説明を省略する。
〔実施の形態1〕
図1中、1、2、100、101、102で示される素子は、充電回路を構成している。図1中、2ないし12で示される素子は、電圧印加回路を構成している。
【0080】
なお、ここで放電スイッチ素子はサイリスタ11で構成され、ゲートトリガ後は充電用コンデンサ2の放電電流(短絡電流)により短絡状態を保持し、充電用コンデンサ2を完全放電する。
【0081】
以下、放電スイッチ素子として、本実施の形態1において使用されるサイリスタ11、および後述する実施の形態2および実施の形態3において使用される2端子サイリスタ19の動作原理の詳細を述べる。
【0082】
ゲートのONやブレークオーバー電圧に達した後、放電スイッチ素子である、サイリスタ11や2端子サイリスタ19は短絡状態となり、充電用コンデンサ2に充電された電荷を放電する。このとき、放電電流として流れる電流は、サイリスタ11や2端子サイリスタ19が略短絡状態であり、サイリスタ11や2端子サイリスタ19の保持電流を満足する。そのため、サイリスタ11や2端子サイリスタ19が1度短絡すると充電用コンデンサ2は完全放電する。
【0083】
そして、直列に接続されたトランス12の1次巻線12aに発生する逆起電力によって、充電用コンデンサ2は充電方向と逆に、例えば2Vの電圧まで充電される。この動作は、放電スイッチ素子であるサイリスタ11や2端子サイリスタ19の短絡を解除するために必要であり、これにより、充電用コンデンサ2の放電直後の抵抗1に流れる電流が上記保持電流以上であってもサイリスタ11や2端子サイリスタ19は確実に短絡を解除し、次のサイクルの充電用コンデンサ2への充電を開始することができる。
【0084】
抵抗(第1の電流制限手段)1は、充電電流を制限するためのものであるものであり、充電回路にて充電用コンデンサ2の充電を行う際、充電動作の切り替えに関わらず充電電流が通過する。抵抗1は、充電回路のうち、入力電圧端子「+V」、抵抗100、充電用コンデンサ2、GND端子を順に接続してできる回路上に接続される。また抵抗1は、電圧印加回路のうち、充電用コンデンサ2、トランス12、サイリスタ11を順に接続してできる回路上にはない部位に、充電用コンデンサ2および抵抗100と直列に接続されている。
【0085】
抵抗(第2の電流制限手段)100は、抵抗1と同じく、充電電流を制限するためのものであるが、充電用コンデンサ2の電圧値が、一定の電圧(基準電圧値)より低い状態では充電電流が通過し、基準電圧値より高い状態では、充電電流は通過しない。なおここでは、充電用コンデンサ2の電圧値が基準電圧値より低く、充電電流が抵抗1および抵抗100を通過する場合における充電電流を第1充電電流、充電用コンデンサ2の電圧値が基準電圧値より高く、充電電流が抵抗1を通過するが、抵抗100は通過しない場合における充電電流を第2充電電流と定義する。抵抗100は、充電回路のうち、入力電圧端子「+V」、抵抗1、充電用コンデンサ2、GND端子を順に接続してできる回路上に接続される。また抵抗100は、電圧印加回路のうち、充電用コンデンサ2、トランス12、サイリスタ11を順に接続してできる回路上にはない部位に、充電用コンデンサ2および抵抗1と直列に接続されている。さらに、抵抗100の両端にはスイッチ用のPNPトランジスタ(スイッチ用トランジスタ)101が接続されている。
【0086】
スイッチ用のPNPトランジスタ101は、充電用コンデンサ2の両端電圧の値が基準電圧値より低い状態においては、OFF状態となることで第2の電流制限手段に充電電流を通過させ、基準電圧値より高い状態においては、ON状態となることで、充電電流を第2の電流制限手段からバイパスさせることによって、第1充電電流と、第2充電電流とを切り替えるためのものである。スイッチ用のPNPトランジスタ101は、エミッタおよびコレクタが抵抗100の両端に、抵抗100と並列となるように接続されており、ベースがシャントレギュレータ102に接続されている。
【0087】
シャントレギュレータ(電圧検出手段)102は、充電用コンデンサ2の電圧値を検出するためのものであり、充電用コンデンサ2が充電されることで充電用コンデンサ2の両端電圧の値が上昇し、基準電圧値を上回るときに導通し、スイッチ用のPNPトランジスタ101をON状態とさせるものである。なお、本実施の形態1〜3においては、基準電圧値をV0と定義する。シャントレギュレータ102は、スイッチ用のPNPトランジスタ101とGNDとの間に設けられており、スイッチ用のPNPトランジスタ101のベースに接続されている。
【0088】
図1において動作を開始すると、充電用コンデンサ2の充電電流は、抵抗1を経由して充電用コンデンサ2に充電される。充電開始直後においては、充電用コンデンサ2の両端電圧の値は非常に低く、その値はシャントレギュレータ102の電圧値は、基準電圧値V0未満の値となるため、シャントレギュレータ102は導通せず、OFF状態である。それによって、スイッチ用のPNPトランジスタ101はOFF状態となるので、充電電流はスイッチ用のPNPトランジスタ101へと流入することはない。即ち、充電電流は抵抗100をバイパスすることなく、抵抗1と、抵抗100とを経由し、充電用コンデンサ2へと充電される。
【0089】
このとき、抵抗1および抵抗100を通過し、充電用コンデンサ2を充電する電流、即ち第1充電電流の最大値Im1が、放電スイッチ素子であるサイリスタ11の保持電流I0未満となるように、抵抗100の値を設定する。上述したように、保持電流とは放電スイッチ素子が短絡状態を維持させるために必要な電流であり、保持電流未満の電流が流れる場合においては、サイリスタ11の両端電圧は非常に低くなっている。そのため、抵抗100の値を上記のように設定することで、第1充電電流によって充電用コンデンサ2が充電される状態において、サイリスタ11へと流れる充電電流の値は、確実にサイリスタ11の保持電流I0未満となり、サイリスタ11の短絡動作を解除することが可能である。
【0090】
また、ある程度まで充電用コンデンサ2への充電がされていないときに、外来ノイズなどによって、意図しない形でサイリスタ11が短絡してしまった場合でも、充電用コンデンサ2の放電後、サイリスタ11は直ちに短絡を解除し、充電動作が再開されるため、充電用コンデンサ2への充電電流がサイリスタ11へ流入することによってサイリスタ11の短絡状態が持続してしまうといった不具合を回避できる。
【0091】
その後、サイリスタ11の短絡が解除された状態から充電が開始されると、サイリスタ11の両端電圧が上昇する。即ち、充電用コンデンサ2の両端電圧が上昇する。そして、充電用コンデンサ2の両端電圧の値がシャントレギュレータ102の基準電圧値V0を上回ると、シャントレギュレータ102は導通しON状態となり、それに伴いスイッチ用のPNPトランジスタ101がON状態となる。
【0092】
なお、シャントレギュレータ102に設定する基準電圧値V0は、例えば、2.5V等が挙げられるが、具体的には、サイリスタ11が短絡状態に切り替わる際の、サイリスタ11の両端電圧より高い値である必要がある。基準電圧値V0を上記のように設定することによって、サイリスタ11の短絡を確実に解除した後に、シャントレギュレータ102を導通させ、スイッチ用のPNPトランジスタ101を導通させることができる。
【0093】
スイッチ用のPNPトランジスタ101がON状態になると、充電用コンデンサ2の充電電流はスイッチ用のPNPトランジスタ101を経由する。それによって、抵抗100はバイパスされ、抵抗1のみを経由した状態で、充電用コンデンサ2へと充電される。
【0094】
そしてこのとき、抵抗1のみを通過し、充電用コンデンサ2を充電する電流、即ち第2充電電流の最大値Im2は、抵抗1の値を十分小さく設定することによって増加する。それに伴い、充電の速度は速くなり、サイリスタ11の短絡の周期、即ち放電周期を短くすることができる。
【0095】
従って、イオン発生のサイクルを短くし、イオン発生量を多くすることが可能となる。
【0096】
ここで重要なことは、ノイズ混入などによる誤動作防止のため、即ち、サイリスタ11の短絡を確実に解除するため、基準電圧値V0を基準に、第1充電電流および第2充電電流を切り替えることにある。
【0097】
つまり、充電用コンデンサ2の電圧値が、充電開始直後からシャントレギュレータ102の基準電圧値V0に至るまでの間は、最大電流値Im1がサイリスタ11の短絡状態を保持するために必要な保持電流I0未満の値である第1充電電流で充電する。そして、サイリスタ11の短絡状態が解除された状態、即ち充電用コンデンサ2の両端電圧が上昇したことをシャントレギュレータ102が検出し、充電用コンデンサ2の両端電圧の値が基準電圧値V0に達したところで、充電速度を高速化し、イオン発生量を増加させるために、最大電流値Im2が非常に大きな第2充電電流に切り替えるのである。
【0098】
第2充電電流による充電が開始すると、充電スピードが高速化し電圧が急激に上昇する。そして、抵抗5および6による分圧によって、充電用コンデンサ2の充電電圧がシャントレギュレータ3のリファレンス電圧に達したところで、シャントレギュレータ3がON状態となり、続いてトランジスタ4がON状態となる。そして、サイリスタ11のゲートに電圧が与えられ、サイリスタ11が短絡し、充電用コンデンサ2が放電する。
【0099】
充電用コンデンサ2が放電した後は、充電用コンデンサ2の電圧値は直ちに非常に低い状態に戻るため、充電用コンデンサ2への充電電流値は切り替え前の電流値、即ち第1充電電流に戻り、再び、サイリスタ11の短絡状態を維持させるのに必要な保持電流I0未満の電流値となるため、サイリスタ11の短絡が確実に解除された状態にて充電が再開される。上記一連の動作を繰り返すことによって、イオン発生量を多くし、かつ充電動作を確実なものとすることができる。
【0100】
図4(a)は、本発明のイオン発生装置の充電用コンデンサ2への充電電圧波形を示す図である。この図からも明らかであるように、上記充電電圧波形の傾きは、基準電圧値V0を境に急峻になっている。
【0101】
また、図4(b)は、本発明のイオン発生装置の充電用コンデンサ2への充電電流の波形を示す図である。充電電流の値は、図4(a)に示す基準電圧値V0に対応する部分を境に大きくなり、その後は、図10(b)に示す波形とよく似た波形となっている。そして、放電周期の1周期を全うすると、充電電流の値は再び保持電流以下の値となっている。この「基準電圧値V0に対応する部分」における充電電流の傾きの変化が、第1充電電流から第2充電電流への切り替わりであると言える。
【0102】
これによって、充電スピードを高速化し、放電周期を短くすることが可能である。また、放電完了後、充電電流の値は再び保持電流I0以下の値となるため、サイリスタの短絡の解除を確実に行うことができ、それによって、確実な充電動作の実施が可能となる。
【0103】
従来の技術である図8の構成においては、サイリスタの短絡の状態に関わらず、放電周期Tにおける充電動作の全てを、サイリスタ11の短絡状態を保持するために必要な保持電流未満の値である定電流によって、充電用コンデンサ2の充電を行ってきた。そのため、充電速度の高速化によるイオン発生量の増加に関しては限界があった。
【0104】
しかし、本発明の実施の構成によれば、サイリスタ11の短絡が解除されていない間は、抵抗1と、抵抗100の両方を通過し、かつ充電電流の最大値が放電スイッチ素子の保持電流より小さい第1充電電流によって充電用コンデンサ2を充電する。そして、サイリスタ11の短絡が解除された後は、抵抗100はスイッチ用のPNPトランジスタ101によってバイパスされ抵抗1のみを通過し、且つ充電電流の最大値が上記第1充電電流の最大値よりも大きい第2充電電流によって充電用コンデンサ2を充電する。このように、サイリスタ11の短絡状態に応じて、充電動作を切り替えることが可能な構成である。
【0105】
よって、抵抗1および抵抗100の合成抵抗が、第1充電電流を保持電流I0未満の値とするような値にさえ設定されていれば、抵抗1の値はどれだけ小さくしても問題はない。これによって、サイリスタ11の短絡が解除された後における第2充電電流の電流値を上昇させ、充電の速度を向上させることが可能である。
【0106】
従って、充電動作が確実で、かつイオン発生量が多いイオン発生装置の実現が可能となる。
〔実施の形態2〕
図2中、1、2、100、101、102で示される素子は、充電回路を構成している。図2中、2、12、19で示される素子は、電圧印加回路を構成している。
【0107】
図2は放電スイッチ素子を2端子サイリスタ19で構成した例である。この場合においては、抵抗1のみを通過する第2充電電流は、ブレークオーバー電流(ブレークオーバー電流:2端子サイリスタの短絡動作を開始させるために必要な、2端子サイリスタに流す電流値)以上である構成とすることによって、短絡動作を確実に行う必要がある。
【0108】
それ以外は図1の構成と同じであるので説明を省略する。
〔実施の形態3〕
図3中、2、100、101、102、20、21、23、24、26、28で示される素子は、充電回路を構成している。図3中、2、12、19で示される素子は、電圧印加回路を構成している。
【0109】
図3は、従来の構成である図8において本発明を実施した例である。言い換えれば、第1の電流制限手段は抵抗ではなく、スイッチ用トランジスタ26、制御用トランジスタ24、電流検出抵抗としてのヒューズ抵抗20、比較回路としてのオペアンプ21、さらに、スイッチ用ダイオードであるON/OFF制御用ダイオード22、スイッチ用抵抗であるプルアップ抵抗25、および素子23からなる。
【0110】
本実施の形態3における第1の電流制限手段は、定電流にて充電用コンデンサ2を充電することができる回路(定電流回路)として構成されている。
【0111】
ここで、定電流による充電動作の原理について、図3を用いて説明する。
【0112】
まず、図8において、ON/OFF端子がGNDに接続されているとする。このときには、オペアンプ21の反転入力端子の電圧はON/OFF制御用ダイオード22でON/OFF端子方向への流れを阻止しているため、定電流制御に影響がない。
【0113】
ここでオペアンプ21の非反転入力端子は、素子23により、常にその電圧値が一定となっている。一方、オペアンプ21の反転入力端子に接続されたヒューズ抵抗20に初めは電流が流れていないため、オペアンプ21の反転入力端子は電圧が低くなっている。
【0114】
従って、反転入力端子の電圧は非反転入力端子の電圧より低くなり、オペアンプ21の出力はプラス方向へと変化する。この変化は、制御用トランジスタ24のベース電流を増加させ、制御用トランジスタ24はON状態へと移行し、スイッチ用トランジスタ26のベース電流が流れることでスイッチ用トランジスタ26はON状態へと移行し、充電用コンデンサ2への充電電流を増加させる。
【0115】
上記充電電流の増加はヒューズ抵抗20に流れる電流の増加であるため、ヒューズ抵抗20の両端電圧が増加し、オペアンプ21の反転入力端子の電圧が上昇する。そして、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧より高くなると、オペアンプ21の出力はマイナス方向へ変化する。このことで、制御用トランジスタ24のベース電流は減少し、制御用トランジスタ24はOFF状態へと移行し、スイッチ用トランジスタ26のベース電流が減少することでスイッチ用トランジスタ26はOFF状態へ移行し、充電用コンデンサ2への充電電流を減少させる。
【0116】
上記充電電流の減少はヒューズ抵抗20に流れる電流の減少であるため、ヒューズ抵抗20の両端電圧が減少し、オペアンプ21の反転入力端子の電圧が減少する。そして上述の通り、オペアンプ21の反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧より低いため、オペアンプ21の出力はプラス方向へ変化し、制御用トランジスタ24のON状態への移行とスイッチ用トランジスタ26のON状態への移行となり、充電用コンデンサ2の充電電流の増加となる。
【0117】
つまり、オペアンプ21の反転入力端子が非反転入力端子より低い場合は充電電流が増加し、反転入力端子が非反転入力端子より高い場合は充電電流が減少する。そして、その充電電流の変化はオペアンプ21の反転入力端子の変化となって充電電流を制御するため、オペアンプ21の反転入力端子は素子23の電圧と同一となるようにバランスされる。即ち、充電用コンデンサ2の充電電流は定電流に制御される。このことから、入力電圧端子「+V」の電圧が変化しても、充電電流が一定となるように制御されることが判る。即ち、充電電流は下記の式で示される。
充電電流=(基準電圧)/(ヒューズ抵抗20の抵抗値)
次に、図8において、ON/OFF端子が開放している場合、入力電圧端子「+V」によって、プルアップ抵抗25およびON/OFF制御用ダイオード22を通じてオペアンプ21の反転入力端子電圧を引き上げる。なお、このとき、オペアンプ21の反転入力端子の電圧が素子23の電圧(オペアンプ21の非反転入力端子の電圧)を超えるよう種々の定数を設定する。即ち、図8において、プルアップ抵抗25を流れる電流の経路は、入力電圧端子「+V」、プルアップ抵抗25、ON/OFF制御用ダイオード22、抵抗28、ヒューズ抵抗20、GNDという順番になる。但し、オペアンプ21の反転入力端子の電流は微小であるため省略している。
【0118】
上記の条件で、オペアンプ21の反転入力端子電圧が、オペアンプ21の非反転入力端子電圧より大きくなるように、入力電圧端子「+V」の電圧、オペアンプ21の非反転入力端子電圧、抵抗28・ヒューズ抵抗20の各値に対し、プルアップ抵抗25の値を設定すればよい。このようにして、ON/OFF端子をオープンにしたときにはオペアンプ21の出力はローレベルとなり、制御用トランジスタ24はOFFとなり、スイッチ用トランジスタ26はOFFとなるので、充電用コンデンサ2への充電が停止する。
【0119】
なおここで、素子23の電圧の値は、
(素子23の電圧)<(入力電圧端子「+V」の端子電圧の最小値)−(充電用コンデンサ2の最大充電電圧)−(スイッチ用トランジスタ26のON時の飽和電圧)
で表される。
【0120】
例えば、車載用バッテリー駆動等であり、入力電圧の要求が10V〜16V等の場合として、充電用コンデンサ2の最大充電電圧(サイリスタ11が短絡する直前の電圧)を例えば8.5Vと設定し、トランジスタ26の飽和電圧が0.3Vであるとすれば、上式の右辺は、
10−8.5−0.3=1.2
となる。よってこの場合、素子23の電圧は、例えば、1Vとすればよい。
【0121】
なおここでは、「オペアンプ21の反転入力端子は基準電圧と同一となる」としているが、これは、逆にいえば、本発明が解決しようとする課題として挙げた事項が実用上問題ない程度となるように、充電用コンデンサ2の充電電流が「定電流」の様相を呈する結果となれば良く、その意味を超えて厳密に同一になる必要はない。(なお、厳密に同一であってもよい)即ち、「課題を解決できる程度に」同一であれば構わない。これらの程度は、装置の設計時に任意に決めることができる。
【0122】
また、放電スイッチ素子は図2と同様に、2端子サイリスタ19で構成されている。
【0123】
図8の構成においては、放電スイッチ素子の誤動作による不具合を避けるため、定電流回路の電流値は、図11(b)に示すように、放電スイッチ素子の保持電流I0未満である必要があった。
【0124】
しかしながら、本実施の形態3の構成においてはその制限はなく、定電流の電流値を大きく設定することが可能であり、本実施の形態3は上記実施の形態1、2と同様に、第2充電電流は放電スイッチ素子の保持電流よりも大きな値であっても構わない。
【0125】
図5(a)は、本実施の形態3の構成における、本発明のイオン発生装置の充電用コンデンサへの充電電圧波形を示す図である。図4(a)とは異なり、基準電圧値V0にて充電電流が切り替わった後の充電電圧の波形は直線形になっている。
【0126】
また、図5(b)は、本実施の形態3の構成における、本発明のイオン発生装置の充電用コンデンサ2への充電電流の波形を示す図である。第1充電電流の最大値は、2端子サイリスタの保持電流V0よりも小さいIm3、第2充電電流の最大値(定電流であるため、最大値=定電流値である)は、2端子サイリスタの保持電流V0よりも大きいIm4であり、充電電流の値は基準電圧値V0を境に、上記第1充電電流と、第2充電電流とが切り替わる。放電周期の1周期を全うすると、第1充電電流へと戻り、充電電流の値は再び保持電流I0以下の値となっている。
【0127】
上記の構成によって、充電動作が確実で、かつ放電スイッチ素子がON状態に切り替わった後の充電電流の波形は、図5(b)に示すように定電流となっている。そして、それによって充電波形は、図5(a)に示すような直線形となるため、イオン発生のサイクルをさらに短くすることができる。
【0128】
従って、上記の構成により、充電はさらに速くなり、イオン発生量がさらに多い構成のイオン発生装置の実現が可能となる。
【0129】
なお、上記の各実施の形態では、充電電流が上記所定の周期の1周期内において、第1充電電流と、第2充電電流との2段階に切り替わる構成である。しかしながら、本発明のイオン発生装置および空気調節装置において充電電流を切り替える場合、必要であれば充電電流を3段階以上に切り替える構成であっても構わない。
【0130】
また、上記実施の形態1〜3における第2充電電流の最大値は、放電スイッチ素子の保持電流よりも大きい値となっている。しかしながら、本発明においては、第2充電電流の最大値が、第1充電電流の最大値よりも大きい構成でさえあれば、従来の技術と比べ、放電周期を短くすることが可能である。そのため第2充電電流の最大値は、必ずしも放電スイッチ素子の保持電流よりも大きな値である必要は無い。但し、第2充電電流の最大値は、放電スイッチ素子の保持電流に限定されないこと、そして第2充電電流の最大値が大きいほど放電周期が短くなることを考慮すると、第2充電電流の最大値は、放電スイッチ素子の保持電流よりも大きい値であることがより好ましい。
【0131】
また、上記実施の形態1〜3では、第2の電流制限手段に抵抗を使用している。しかしながら、本発明における第2の電流制限手段は必ずしも抵抗で構成される必要は無い。即ち、本発明における第2の電流制限手段は、第1充電電流が通過し、第2充電電流がバイパスされることによって、充電電流が切り替わるような構成でさえあれば、どのような構成であっても構わない。このような構成には例えば、第1充電電流の最大値が放電スイッチ素子の保持電流未満になるという条件を満たす定電流ダイオード等が挙げられる。
【0132】
また、上記実施の形態3では、定電流にて充電用コンデンサ2を充電するための手段として、図8に示す回路を用いている。しかしながら、本発明のイオン発生装置および空気調節装置において、定電流にて充電用コンデンサ2を充電する場合、必ずしも上記の構成にする必要はない。即ち、充電用コンデンサの充電の際、第2充電電流が定電流にて充電用コンデンサを充電することが可能である構成であれば、どのような構成であっても構わない。
【0133】
本発明に係るイオン発生装置は、例えばイオン発生装置を用いて空気を調節する空気調節装置において、該イオン発生装置を使用することができる。これは、動作が確実でイオン発生量を多く設定できる空気調節装置の実現に好適である。
【0134】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宣組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【0135】
本発明は、空気調節装置のような用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0136】
【図1】本発明の実施形態を示すものであり、実施の形態1に係るイオン発生装置の一構成例を示す回路図である。
【図2】本発明の実施形態を示すものであり、実施の形態2に係るイオン発生装置の一構成例を示す回路図である。
【図3】本発明の実施形態を示すものであり、実施の形態3に係るイオン発生装置の一構成例を示す回路図である。
【図4】(a)本発明のイオン発生装置の充電用コンデンサへの充電電圧波形を示す図であり、(b)本発明のイオン発生装置の充電用コンデンサへの充電電流の波形を示す図である。
【図5】(a)本発明のイオン発生装置の充電用コンデンサへの充電電圧波形を示す図であり、(b)本発明のイオン発生装置の充電用コンデンサへの充電電流の波形を示す図である。
【図6】従来のイオン発生装置の一構成例を示す回路図である。
【図7】従来のイオン発生装置の他の構成例を示す回路図である。
【図8】従来のイオン発生装置のさらに他の構成例を示す回路図である。
【図9】従来のイオン発生装置のさらに他の構成例を示す回路図である。
【図10】(a)従来のイオン発生装置の充電用コンデンサへの充電電圧波形を示す図であり、(b)従来のイオン発生装置の充電用コンデンサへの充電電流の波形を示す図である。
【図11】(a)従来のイオン発生装置の充電用コンデンサへの充電電圧波形を示す図であり、(b)従来のイオン発生装置の充電用コンデンサへの充電電流の波形を示す図である。
【符号の説明】
【0137】
1 抵抗(充電回路、第1の電流制限手段)
2 充電用コンデンサ(充電回路、電圧印加回路)
3 シャントレギュレータ(電圧印加回路)
4 トランジスタ(電圧印加回路)
5 抵抗(電圧印加回路)
6 抵抗(電圧印加回路)
7 コンデンサ(電圧印加回路)
8 抵抗(電圧印加回路)
9 抵抗(電圧印加回路)
10 ダイオード(電圧印加回路)
11 サイリスタ(放電スイッチ素子、電圧印加回路)
12a トランス1次巻線
12b トランス2次巻線
13 イオン発生素子
14 リレー
15 ダイオード
19 2端子サイリスタ
21 オペアンプ(比較回路、充電回路)
22 ON/OFF制御用ダイオード(スイッチ用ダイオード)
23 素子(充電回路)
24 制御用トランジスタ(充電回路)
25 プルアップ抵抗(スイッチ用抵抗)
26 スイッチ用トランジスタ(充電回路)
28 抵抗(充電回路)
100 抵抗(充電回路、第2の電流制限手段)
101 スイッチ用トランジスタ(充電回路)
102 シャントレギュレータ(充電回路)
【出願人】 【識別番号】000005049
【氏名又は名称】シャープ株式会社
【出願日】 平成18年9月26日(2006.9.26)
【代理人】 【識別番号】110000338
【氏名又は名称】特許業務法人原謙三国際特許事務所


【公開番号】 特開2008−84621(P2008−84621A)
【公開日】 平成20年4月10日(2008.4.10)
【出願番号】 特願2006−261561(P2006−261561)