イオン検出装置及びイオン発生装置
【課題】空気中に含まれるプラスイオン及びマイナスイオンを検出してユーザに報知することができるイオン検出装置、及びこのイオン検出装置を備えてイオンが正常に発生しているか否かを検出することができるイオン発生装置を提供する。
【解決手段】捕集電極１１により空気中のプラスイオンの正電荷を捕集し、マイナスイオンの負電荷を捕集する。捕集電極１１により捕集した電荷をダイオード１２、１３にて分離し、コンデンサ１４に正電荷を蓄積し、コンデンサ１５に負電荷を蓄積する。また、コンデンサ１５にて蓄積した負電荷による電位を反転器２０にて極性反転する。コンデンサ１４に蓄積された正電荷による電位、又は反転器２０の出力電位が所定の電位を超え、ＬＥＤ１７の両端に加わる電圧が閾値電圧を超えた場合、ＬＥＤ１７が点灯し、イオンの検出を報知する。
【解決手段】捕集電極１１により空気中のプラスイオンの正電荷を捕集し、マイナスイオンの負電荷を捕集する。捕集電極１１により捕集した電荷をダイオード１２、１３にて分離し、コンデンサ１４に正電荷を蓄積し、コンデンサ１５に負電荷を蓄積する。また、コンデンサ１５にて蓄積した負電荷による電位を反転器２０にて極性反転する。コンデンサ１４に蓄積された正電荷による電位、又は反転器２０の出力電位が所定の電位を超え、ＬＥＤ１７の両端に加わる電圧が閾値電圧を超えた場合、ＬＥＤ１７が点灯し、イオンの検出を報知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中のプラスイオン及び／又はマイナスイオンを検出するイオン検出装置、及びこのイオン検出装置を搭載したイオン発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスイオン及びマイナスイオンを発生して、このイオンを含む空気を送出し、イオンが送出された空間の空気中に浮遊する微粒子及び細菌等の浮遊物を除去して空気を浄化するイオン発生装置が実用化されている。イオン発生装置は、誘電体を介して対向する２つの電極を有しており、数ｋＶの電圧を発生する高電圧発生回路からの電圧を２つの電極間に印加することで電極間に放電プラズマを生じさせ、空気中にプラスイオンであるＨ+ （Ｈ2 Ｏ）m （ｍは自然数）、及びマイナスイオンであるＯ2-（Ｈ2 Ｏ）n （ｎは自然数）を略同量発生させるようにしてある。
【０００３】
発生するプラスイオン及びマイナスイオンは、空気中の水蒸気を放電プラズマによりイオン化することで生成されるものであり、水素イオン（Ｈ+ ）又は酸素イオン（Ｏ2-）の周囲に複数の水分子が付随した形態、所謂クラスターイオンの形態をなしている。空気中に放出されたこれらのイオンは、浮遊微粒子又は浮遊細菌と化学反応し、活性物質としての過酸化水素水Ｈ2 Ｏ2 又は水酸基ラジカル・ＯＨとなり、浮遊微粒子又は浮遊細菌から水素を抜き取る酸化反応を行うことで浮遊微粒子を不活性化し、または浮遊細菌を殺菌して、空気を清浄にすることができる。
【０００４】
しかし、イオン発生装置が発生するプラスイオン及びマイナスイオンは無色透明且つ無味無臭であるため、プラスイオン及びマイナスイオンが実際に発生しているか否かをユーザが確認することは困難である。よって、空気中に含まれるプラスイオン及びマイナスイオンを検出してユーザに報知するイオン検出装置を、イオン発生装置に搭載することが望ましい。
【０００５】
特許文献１においては、大気中のイオンの電荷を捕集する捕集電極と、捕集された電荷を蓄積するコンデンサと、所定の極性の電荷のみをコンデンサに蓄積されないように放出するダイオードと、コンデンサに蓄積された電荷により駆動されるネオンランプとを備えることによって、イオナイザから発生する正イオン又は負イオンを選択的に検知できるイオン検知装置が提案されている。
【０００６】
特許文献２においては、大気中のイオンの電荷を捕集する捕集電極と、捕集された電荷によって導通する電圧駆動型の半導体スイッチング素子と、半導体スイッチング素子の導通により接続される直流電源からの給電により動作するＬＥＤとを備えることによって、イオンの検知能力及び検知の信頼性が高く、且つ、検知結果の確認が容易に行えるイオン検知装置が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１９７４８２号公報
【特許文献２】特開平１０−２８２１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載のイオン検知装置は、大気中に含まれるプラスイオン又はマイナスイオンのいずれか一方を検知することはできるが、両方を検知することができないという問題がある。プラスイオン及びマイナスイオンの両極性のイオンを発生するイオン発生装置に搭載されるイオン検出装置は、両極性のイオンの発生を検出できる構成であることが望ましい。特許文献１に記載のイオン検知装置では、接続方向を逆とした２つのダイオードをスイッチで切り替えて利用することで、プラスイオン又はマイナスイオンの検知を行う構成について言及されているが、外部からのスイッチの切り替えを必要とするという問題があると共に、スイッチを搭載することによって装置が大型化するという問題がある。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、大気中のイオンの電荷を捕集して正電荷及び負電荷をそれぞれ別に蓄積し、蓄積したいずれか一方の電荷による電位の極性を反転させ、他方の電荷による電位又は反転させた電位が所定電位を超えた場合に報知を行う構成とすることにより、簡単な構成で大気中に含まれるプラスイオン及びマイナスイオンを検知してユーザに報知することができるイオン検出装置を提供することにある。
【０００９】
また本発明の他の目的とするところは、大気中のイオンから捕集した電荷を逆に接続された２つのダイオードにより正電荷及び負電荷に分けて、それぞれコンデンサに蓄積する構成とすることにより、簡単な構成で正電荷及び負電荷を別に蓄積することができ、大気中のプラスイオン及びマイナスイオンを検出することができるイオン検出装置を提供することにある。
【００１０】
また本発明の他の目的とするところは、コンデンサに蓄積された負電荷による電位の極性を反転させる構成とすることにより、所定電位との比較を正の電位で行うことができるため、簡単な回路構成で検出を行うことができるイオン検出装置を提供することにある。
【００１１】
また本発明の他の目的とするところは、所定電位を超える電位が入力された場合に駆動される半導体素子を用いて、蓄積された電荷による電位を判定し、大気中のイオンの有無を検出する構成とすることにより、イオンの検出をより精度よく行うことができるイオン検出装置を提供することにある。
【００１２】
また本発明の他の目的とするところは、蓄積された電荷による電位を判定するための半導体素子へ入力される電位を制限する構成とすることにより、イオンの大量発生により多量の電荷が蓄積されて高電位が生じた場合に、半導体素子が破壊されることを防止できるイオン検出装置を提供することにある。
【００１３】
また本発明の他の目的とするところは、半導体素子へ入力される電位をツェナーダイオードにより制限する構成とすることにより、簡単な構成で確実に電位を制限でき、半導体素子が破壊されることを確実に防止できるイオン検出装置を提供することにある。
【００１４】
また本発明の他の目的とするところは、イオン発生手段と上述のイオン検出装置とを備えて、イオン発生手段が発生したイオンをイオン検出装置にて検出する構成とすることにより、実際にイオンが発生しているか否かをユーザが確認することができるイオン発生装置を提供することにある。
【００１５】
また本発明の他の目的とするところは、イオン発生手段により発生したイオンを空気中に送出する手段を備える構成とすることにより、発生したイオンを装置が設置された部屋などへ確実に送出することができるイオン発生装置を提供することにある。
【００１６】
また本発明の他の目的とするところは、イオン発生手段に対してイオン検出装置をイオンの送出方向の下流側に設ける構成とすることにより、イオン発生手段にて発生したイオンを確実に検出してユーザに報知できるイオン発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係るイオン検出装置は、イオンの電荷を捕集する捕集手段と、該捕集手段によりイオンの電荷を捕集したことを報知する報知手段とを備え、イオンの検出を行うイオン検出装置において、前記捕集手段が捕集したイオンの正電荷及び負電荷をそれぞれ蓄積する２つの蓄積手段と、一の蓄積手段に蓄積された電荷による電位を極性反転して出力する反転手段と、他の蓄積手段に蓄積された電荷による電位又は前記反転手段が出力する電位が所定電位を超えたことを検出する検出手段とを備え、前記報知手段は、前記検出手段の検出結果に応じて報知を行してあることを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、大気中のイオンの電荷を捕集して正電荷及び負電荷に分けてそれぞれ蓄積する。プラスイオンによる正電荷とマイナスイオンによる負電荷とをそれぞれ別に蓄積することによって、スイッチによる切り替えなどを必要とすることなく、両極性のイオンを検出できる。また、蓄積した一方の電荷による電位の極性を反転させ、蓄積した他方の電荷による電位又は反転させた電位が所定電位を超えた場合に報知を行う。一方の電荷による電位の極性を反転させることにより、反転させた電位が所定電位を超えるか否かの判定を、他方の電荷による電位の場合の判定と共に行うことが可能となる。よって、プラスイオン又はマイナスイオンのいずれかが大気中に所定量含まれていることをユーザへ報知することができる。
【００１９】
また、本発明に係るイオン検出装置は、２つの前記蓄積手段が、電荷を蓄積するコンデンサをそれぞれ有し、前記捕集手段から一のコンデンサへ逆方向に接続されたダイオードと、前記捕集手段から他のコンデンサへ順方向に接続されたダイオードとを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明においては、捕集した負電荷を逆方向に接続されたダイオードを介して一のコンデンサに蓄積し、正電荷を順方向に接続されたダイオードを介して他のコンデンサに蓄積する。スイッチによる切り替えなどを行うことなく、プラスイオンによる正電荷とマイナスイオンによる負電荷とを別に蓄積することが可能となる。よって、一つの装置で両極性のイオンを検出することができる。
【００２１】
また、本発明に係るイオン検出装置は、前記反転手段が、前記一のコンデンサに蓄積された負電荷による電位を極性反転して出力するようにしてあることを特徴とする。
【００２２】
本発明においては、一のコンデンサに蓄積された負電荷による電位の極性を反転させる。正電荷による電位を負の電位に反転させる場合と比較して、所定電位との比較を行うための回路及び報知を行うための回路等を簡単に構成することができる。
【００２３】
また、本発明に係るイオン検出装置は、前記検出手段が、前記所定電位を超える電位が入力された場合に駆動される半導体素子を有することを特徴とする。
【００２４】
本発明においては、蓄積した電荷に基づく電位を、所定電位を超える電位が入力された場合に駆動される半導体素子を用いて判定し、大気中のイオンの検出を行う。例えば半導体素子としてＭＯＳトランジスタを用い、蓄積した電荷に基づく電位をゲート電極に入力した場合、ゲート−ソース間の電圧が閾値電圧を超えたときにＭＯＳトランジスタがオンするため、これに応じてＬＥＤなどを動作させて報知を行うことができる。検出の基準をＭＯＳトランジスタの閾値電圧で規定できるため、判定の自由度及び精度を高めることができる。
【００２５】
また、本発明に係るイオン検出装置は、前記検出手段の前記半導体素子へ入力される電位を制限する制限手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明においては、ＭＯＳトランジスタなどの半導体素子へ入力される電位を制限する手段を設ける。多量のイオンから多量の電荷を捕集して蓄積した場合、半導体素子へ入力される電位が高まり、半導体素子を破壊する虞がある。このため、半導体素子へ入力される電位を制限することによって、半導体素子の破壊を防止する。
【００２７】
また、本発明に係るイオン検出装置は、前記制限手段が、ツェナーダイオードを有することを特徴とする。
【００２８】
本発明においては、半導体素子へ入力される電位をツェナーダイオードを用いて制限する。イオン検出装置にツェナーダイオードを追加するのみで、簡単に電位をツェナー電圧に応じた電位に制限することができる。
【００２９】
また、本発明に係るイオン発生装置は、プラスイオン及び／又はマイナスイオンを発生するイオン発生手段と、上述のいずれか１つのイオン検出装置とを備え、前記イオン発生手段が発生したプラスイオン及び／又はマイナスイオンを前記イオン検出装置により検出するようにしてあることを特徴とする。
【００３０】
本発明においては、イオン発生装置に、イオン発生手段と共に上述のイオン検出装置を搭載する。イオン発生手段にてイオンが発生しているか否かをイオン検出装置にて検出することができ、検出結果をユーザが確認することができる。また、イオン検出装置による検出結果をイオン発生手段にフィードバックし、イオンの発生量を調整するなどの処理を行うことも可能となる。
【００３１】
また、本発明に係るイオン発生装置は、前記イオン発生手段が発生したプラスイオン及び／又はマイナスイオンを空気中に送出する送出手段を備えることを特徴とする。
【００３２】
本発明においては、イオン発生手段により発生したプラスイオン及び／又はマイナスイオンを、例えば送風機などを用いて空気中に送出する。発生したイオンを広範囲に亘って拡散させることができ、広範囲に亘ってイオンによる空気の浄化を行うことが可能となる。
【００３３】
また、本発明に係るイオン発生装置は、前記イオン検出装置が、前記イオン発生手段に対して前記送出手段による送出方向の下流側に設けてあることを特徴とする。
【００３４】
本発明においては、イオン発生手段に対してイオン検出装置をイオンの送出方向の下流側に設ける。これにより、イオン発生手段にて発生したイオンが確実にイオン検出装置の近傍を通過するため、イオン検出装置にて確実にイオンの電荷を捕集することができ、イオン検出の確度が高まる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明による場合は、大気中のイオンの電荷を捕集して正電荷及び負電荷に分けてそれぞれ蓄積すると共に、蓄積した一方の電荷による電位の極性を反転させ、蓄積した他方の電荷による電位又は反転させた電位が所定電位を超えた場合に報知を行う構成とすることにより、スイッチによる切り替えなどを必要とすることなく、簡単な構成でプラスイオン及びマイナスイオンを検出でき、両極性のイオンを検出することによる装置の大型化を抑制できる。また、プラスイオン又はマイナスイオンのいずれかが大気中に所定量含まれていることをユーザへ報知することができるため、プラスイオン及びマイナスイオンを発生するイオン発生装置にこのイオン検出装置を搭載することによって、イオン発生装置の利便性を向上することができる。
【００３６】
また、本発明による場合は、捕集した負電荷を逆方向に接続されたダイオードを介して一のコンデンサに蓄積し、正電荷を順方向に接続されたダイオードを介して他のコンデンサに蓄積する構成とすることにより、スイッチによる切り替えなどを行うことなく、簡単な構成で正電荷及び負電荷を別に蓄積することができるため、一つの装置でプラスイオン及びマイナスイオンを検出することができると共に、この機能を備えることによるイオン検出装置の大型化を抑制できる。
【００３７】
また、本発明による場合は、コンデンサに蓄積された負電荷による電位の極性を反転させる構成とすることにより、所定電位との比較を行うための回路及び報知を行うための回路等を簡単に構成することができるため、イオン検出装置の大型化を抑制することができる。
【００３８】
また、本発明による場合は、所定電位を超える電位が入力された場合に駆動される半導体素子を用いて、蓄積した電荷に基づく電位を判定し、大気中のイオンの検出を行う構成とすることにより、例えば半導体素子としてＭＯＳトランジスタを用いた場合には、検出の基準をＭＯＳトランジスタの閾値電圧で規定できるため、判定の精度を高めることができ、イオン検出装置の検出精度を向上することができる。
【００３９】
また、本発明による場合は、ＭＯＳトランジスタなどの半導体素子へ入力される電位を制限する構成とすることにより、多量の電荷が蓄積されることによって半導体素子へ入力される電位が高まることを防止でき、半導体素子が破壊されることを防止できるため、イオン検出装置の信頼性を向上することができる。
【００４０】
また、本発明による場合は、半導体素子へ入力される電位をツェナーダイオードにより制限する構成とすることにより、簡単な構成で確実に電位を制限できるため、イオン検出装置の大型化及びコストの上昇を抑制でき、また、入力電位をツェナー電圧に応じた電位に制限することができるため、確実に半導体素子が破壊されることを防止できる。
【００４１】
また、本発明による場合は、イオン発生手段と上述のイオン検出装置とを備えて、イオン発生手段が発生したイオンをイオン検出装置にて検出する構成とすることにより、実際にイオンが発生しているか否かをユーザが確認することができるため、イオン発生装置の利便性を向上することができる。
【００４２】
また、本発明による場合は、イオン発生手段により発生したプラスイオン及び／又はマイナスイオンを、例えば送風機などを用いて空気中に送出する構成とすることにより、発生したイオンを装置が設置された部屋などへ確実に送出することができ、広範囲に亘ってイオンを拡散させることができるため、イオンによる空気の浄化の効果を高めることができる。
【００４３】
また、本発明による場合は、イオン発生手段に対してイオン検出装置をイオンの送出方向の下流側に設ける構成とすることにより、イオン発生手段にて発生したイオンが確実にイオン検出装置の近傍を通過するため、イオン検出装置にて確実にイオンの電荷を捕集することができる。よって、イオン検出装置の検出精度を高めることができるため、イオン発生装置の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に係るイオン発生装置の構成を示すブロック図である。図において１は、イオンを発生して空気中に送出するイオン発生装置であり、商用交流電源５０からの電力供給により動作するようにしてある。イオン発生装置１は、商用交流電源５０から供給される交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路２と、ＡＣ／ＤＣ変換回路２が出力する直流電圧を昇圧して高電圧を発生する高電圧発生回路３と、高電圧発生回路３が出力する高電圧が印加されてイオンを発生するイオン発生素子４とを備えている。
【００４５】
ＡＣ／ＤＣ変換回路２は、例えばダイオード及びコンデンサを有し、ダイオードの整流特性を利用して交流電圧を整流し、整流した電圧をコンデンサにより平滑化することで、交流電圧を直流電圧に変換する回路である。高電圧発生回路３は、例えばトランス及びスイッチング素子を有し、ＡＣ／ＤＣ変換回路２から与えられる直流電圧のトランスへの供給をスイッチング素子にてオン／オフし、トランスを構成する複数の巻線の巻き数の比に応じて昇圧された高電圧をイオン発生素子４へ供給するようにしてある。このとき、スイッチング素子のオン／オフの周期を調整することで発生する電圧の電圧値を調整することができる。
【００４６】
イオン発生素子４は、誘電体を介して対向する２つの電極を有しており、高電圧発生回路３からの高電圧が２つの電極間に印加された場合、２つの電極間に放電プラズマが生じ、この放電プラズマのエネルギーにより電極近傍の空気中に含まれる水蒸気がイオン化されて、空気中にプラスイオンであるＨ+ （Ｈ2 Ｏ）m （ｍは自然数）、及びマイナスイオンであるＯ2-（Ｈ2 Ｏ）n （ｎは自然数）を略同量発生させる。
【００４７】
また、イオン発生装置１は、イオン発生素子４にて発生したプラスイオン及びマイナスイオンを送出するためのファン５を備えている。なお、図１にはファン５にて生じる空気の流れを白抜きの矢印にて図示してある。ファン５にて生じる空気の流れによって、イオン発生素子４にて発生したプラスイオン及びマイナスイオンは、イオン発生装置１の内部から外部へ送出され、イオン発生装置１が設置された室内に拡散するようにしてある。また、本発明に係るイオン発生装置１は、ファン５にて生じる空気の流れる方向に関してイオン発生素子４より下流側にイオン検出装置１０が設けてあり、イオン発生素子４にて発生するイオンを検出してユーザに報知することができるようにしてある。
【００４８】
図２は、本発明の実施の形態１に係るイオン検出装置１０の構成を示す回路図である。イオン検出装置１０は、空気中のイオンの電荷を捕集するための捕集電極１１を有している。捕集電極１１は、例えば略矩形の金属板で構成され、イオン発生装置１内のファン５から流れる空気に触れやすい位置に配設してある。空気中のイオンが捕集電極１１に触れることによって、イオンが有する電荷が捕集電極１１へ移動するため、捕集電極１１にてイオンの電荷を捕集することができる。
【００４９】
捕集電極１１には、ダイオード１２のアノードと、ダイオード１３のカソードとが接続してある。ダイオード１２のカソードには、逆側端子が接地されたコンデンサ１４が接続してあり、ダイオード１３のアノードには、逆側端子が接地されたコンデンサ１５が接続してある。２つのダイオード１２、１３は、捕集電極１１にて捕集されたイオンの電荷を、正電荷及び負電荷に分離するためのものであり、２つのコンデンサ１４、１５は、分離された正電荷及び負電荷をそれぞれ蓄積するためのものである。即ち、捕集電極１１にて捕集されたプラスイオンの正電荷は、ダイオード１２を通してコンデンサ１４に蓄積され、捕集電極１１にて捕集されたマイナスイオンの負電荷は、ダイオード１３を通してコンデンサ１５に蓄積されるようにしてある。
【００５０】
また、ダイオード１３のアノード及びコンデンサ１５の一側の端子には反転器２０が接続してある。反転器２０は、入力電位の極性を反転して出力する回路であり、コンデンサ１５に蓄積された負電荷による負の電位を正の電位に反転して出力するようにしてある。
【００５１】
図３は、反転器２０の一構成例を示す回路図である。反転器２０は、オペアンプ２４及び複数の抵抗を用いて構成してある。反転器２０の入力端子は抵抗２１を介してオペアンプ２４の反転入力端子に接続してあり、反転器２０の出力端子はオペアンプ２４の出力端子に接続すると共に、抵抗２２を介してオペアンプ２４の反転入力端子に接続してある。また、オペアンプ２４の非反転入力端子は抵抗２３を介して接地してある。この構成の反転器２０は、オペアンプ２４を用いた所謂反転増幅器の構成であり、入力電位をＶｉｎとし、出力電位をＶｏｕｔとし、抵抗２１の抵抗値をＲ２１とし、抵抗２２の抵抗値をＲ２２とした場合、以下の（１）式が成立するため、入力電位の極性を反転させることができる。
Ｖｏｕｔ ＝ −（Ｒ２２／Ｒ２１）Ｖｉｎ …（１）
【００５２】
また、ダイオード１２のカソード及びコンデンサ１４の一側の端子と、反転器２０の出力端子とは、抵抗１６を介してＬＥＤ１７のアノードに接続してあり、ＬＥＤ１７のカソードは接地電位に接続してある。よって、コンデンサ１４に蓄積された正電荷による電位が所定電位を超えた場合、又は反転器２０の出力電位が所定電位を超えた場合に、ＬＥＤ１７の両端に印加される電圧が閾値電圧を超え、ＬＥＤ１７が点灯するようにしてある。即ち、蓄積された正電荷又は負電荷による電位の上昇をＬＥＤ１７の閾値電圧を利用して検出し、ＬＥＤ１７を点灯させて報知を行うようにしてある。
【００５３】
以上の構成のイオン検出装置１０では、捕集電極１１にてプラスイオンの正電荷を捕集した場合、正電荷がダイオード１２を通してコンデンサ１４に蓄積され、コンデンサ１４に蓄積された正電荷によりＬＥＤ１７のアノードの電位が上昇する。コンデンサ１４に蓄積された正電荷が所定量を超えてＬＥＤ１７のアノードの電位が所定電位を超え、ＬＥＤ１７の両端に加わる電圧がＬＥＤ１７の閾値電圧を超えた場合、ＬＥＤ１７が点灯し、ユーザにイオンの検出を報知することができる。また、捕集電極１１にてマイナスイオンの負電荷を捕集した場合、負電荷がダイオード１３を通してコンデンサ１５に蓄積され、コンデンサ１５に蓄積された負電荷による電位が反転器２０により極性反転され、ＬＥＤ１７のアノードの電位が上昇する。コンデンサ１５に蓄積された負電荷が所定量を超えて反転器２０により極性反転された電位が所定電位を超え、ＬＥＤ１７のアノードの電位が所定電位を超え、ＬＥＤ１７の両端に加わる電圧がＬＥＤ１７の閾値電圧を超えた場合、ＬＥＤ１７が点灯し、ユーザにイオンの検出を報知することができる。よって、イオン検出装置１０は、プラスイオン及びマイナスイオンのどちらであっても、空気中のイオン量が所定量を超えているか否かを検出して報知することができる。
【００５４】
また、このイオン検出装置１０を備えるイオン発生装置１は、ファン５による空気の流れる方向に関して、イオン検出装置１０をイオン発生素子４の下流に配してあるため、イオン発生素子４によりプラスイオン及びマイナスイオンが正常に発生して送出されているか否かを確実に検出することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態においては、ファン５による空気の流れる方向に関して、イオン検出装置１０をイオン発生素子４の下流に配する構成としたが、少なくともイオン検出装置１０の捕集電極１１がイオン発生素子４の下流に配してあればよい。また、図３に示した反転器２０の構成は一例であって、この構成に限るものではない。また、イオンの検出をＬＥＤ１７により報知する構成としたが、これに限るものではなく、例えばブザーなどを用いて報知する構成としてもよい。
【００５６】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係るイオン検出装置１０ａの構成を示す回路図である。イオン検出装置１０ａは、空気中のイオンの電荷を捕集するための捕集電極１１を有しており、捕集電極１１にはダイオード１２のアノードとダイオード１３のカソードとが接続してある。ダイオード１２のカソードには、逆側端子が接地されたコンデンサ１４が接続してあり、ダイオード１３のアノードには、逆側端子が接地されたコンデンサ１５が接続してある。よって、捕集電極１１にて捕集されたプラスイオンの正電荷は、ダイオード１２を通してコンデンサ１４に蓄積され、捕集電極１１にて捕集されたマイナスイオンの負電荷は、ダイオード１３を通してコンデンサ１５に蓄積されるようにしてある。
【００５７】
また、ダイオード１３のアノード及びコンデンサ１５の一側の端子には反転器２０が接続してある。反転器２０は、入力電位の極性を反転して出力する回路であり、コンデンサ１５に蓄積された負電荷による負の電位を正の電位に反転して出力するようにしてある。なお、反転器２０の回路構成は図３に示すものと同じである。
【００５８】
また、ダイオード１２のカソード及びコンデンサ１４の一側の端子と、反転器２０の出力端子とには、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタ２６のゲートが接続してある。ＭＯＳトランジスタ２６のドレインにはＬＥＤ２７のカソードが接続してあり、ＬＥＤ２７のアノードには抵抗２８の一端が接続してあり、抵抗２８の他端には直流電源２９の正側端子が接続してあり、直流電源２９の負側端子はＭＯＳトランジスタ２６のソースに接続してある。即ち、ＭＯＳトランジスタ２６、ＬＥＤ２７、抵抗２８及び直流電源２９による閉ループが形成され、ＭＯＳトランジスタ２６がオンすることによってＬＥＤ２７が点灯するようにしてあり、正電荷又は負電荷の蓄積による電位の上昇をＭＯＳトランジスタ２６により検知して、ＭＯＳトランジスタ２６によりＬＥＤ２７の点灯／消灯を制御するようにしてある。
【００５９】
よって、コンデンサ１４に蓄積された正電荷による電位が所定電位を超えた場合、又は反転器２０の出力電位が所定電位を超えた場合、ＭＯＳトランジスタ２６のゲート−ソース間の電圧が閾値電圧を超えてＭＯＳトランジスタ２６がオンし、ＬＥＤ２７に直流電源２９からの電力が供給され、ＬＥＤ２７が点灯するようにしてある。
【００６０】
また、ＭＯＳトランジスタ２６のゲートにはツェナーダイオード２５のカソードが接続してあり、ツェナーダイオード２５のアノードは接地電位に接続してある。ツェナーダイオード２５は、コンデンサ１４に蓄積された正電荷による電位の上昇、及び反転器２０の出力電位の上昇を、ツェナー電圧以下に制限するものである。これによりＭＯＳトランジスタ２６のゲート−ソース間にはツェナー電圧以上の電圧が印加されることがないため、捕集電極１１にてプラスイオンの正電荷又はマイナスイオンの負電荷が過剰に捕集された場合であっても、コンデンサ１４に蓄積された正電荷による電位又は反転器２０の出力電位が過剰に上昇してＭＯＳトランジスタ２６が破壊されることを防止できるようにしてある。
【００６１】
以上の構成のイオン検出装置１０ａでは、捕集電極１１にてプラスイオンの正電荷を捕集した場合、正電荷がダイオード１２を通してコンデンサ１４に蓄積され、コンデンサ１４に蓄積された正電荷によりＭＯＳトランジスタ２６のゲートの電位が上昇する。コンデンサ１４に蓄積された正電荷が所定量を超え、ＭＯＳトランジスタ２６のゲート−ソース間の電圧が閾値電圧を超えた場合、ＭＯＳトランジスタ２６がオンし、直流電源２９からＬＥＤ２７に電力が供給されて、ＬＥＤ２７が点灯し、ユーザにイオンの検出を報知することができる。また、捕集電極１１にてマイナスイオンの負電荷を捕集した場合、負電荷がダイオード１３を通してコンデンサ１５に蓄積され、コンデンサ１５に蓄積された負電荷による電位が反転器２０により極性反転され、ＭＯＳトランジスタ２６のゲートの電位が上昇する。コンデンサ１５に蓄積された負電荷が所定量を超え、反転器２０により極性反転された電位が所定電位を超え、ＭＯＳトランジスタ２６のゲート−ソース間の電圧が閾値電圧を超えた場合、ＭＯＳトランジスタ２６がオンし、直流電源２９からＬＥＤ２７に電力が供給されて、ＬＥＤ２７が点灯し、ユーザにイオンの検出を報知することができる。よって、イオン検出装置１０ａは、プラスイオン及びマイナスイオンのどちらであっても、空気中のイオン量が所定量を超えているか否かを検出して報知することができる。
【００６２】
また、蓄積された正電荷又は負電荷による電位の上昇をＭＯＳトランジスタ２６の閾値電圧を利用して検出し、ＭＯＳトランジスタ２６によってＬＥＤ２７の点等を制御する構成とすることにより、図２に示した実施の形態１に係るイオン検出装置１０のようにＬＥＤ１７の閾値電圧を利用して電位の上昇を検出する構成と比較して、検出精度を高めることができるため、空気中のプラスイオン又はマイナスイオンの量が少ない場合であっても検出を行うことができる。また、ＭＯＳトランジスタ２６のゲートの電圧の上昇をツェナーダイオード２５によりツェナー電圧以下に制限する構成とすることにより、ＭＯＳトランジスタ２６が破壊されることを防止することができる。
【００６３】
なお、実施の形態２に係るイオン検出装置１０ａのその他の構成は、実施の形態１に係るイオン検出装置１０の構成と同様であるため、対応する箇所には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係るイオン発生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るイオン検出装置の構成を示す回路図である。
【図３】反転器の一構成例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るイオン検出装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ イオン発生装置
４ イオン発生素子（イオン発生手段）
５ ファン（送出手段）
１０、１０ａ イオン検出装置
１１ 捕集電極（捕集手段）
１２、１３ ダイオード
１４、１５ コンデンサ（蓄積手段）
１６ 抵抗
１７ ＬＥＤ（報知手段、検出手段）
２０ 反転器（反転手段）
２５ ツェナーダイオード（制限手段）
２６ ＭＯＳトランジスタ（検出手段、半導体素子）
２７ ＬＥＤ（報知手段）
２８ 抵抗
２９ 直流電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中のプラスイオン及び／又はマイナスイオンを検出するイオン検出装置、及びこのイオン検出装置を搭載したイオン発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスイオン及びマイナスイオンを発生して、このイオンを含む空気を送出し、イオンが送出された空間の空気中に浮遊する微粒子及び細菌等の浮遊物を除去して空気を浄化するイオン発生装置が実用化されている。イオン発生装置は、誘電体を介して対向する２つの電極を有しており、数ｋＶの電圧を発生する高電圧発生回路からの電圧を２つの電極間に印加することで電極間に放電プラズマを生じさせ、空気中にプラスイオンであるＨ+ （Ｈ2 Ｏ）m （ｍは自然数）、及びマイナスイオンであるＯ2-（Ｈ2 Ｏ）n （ｎは自然数）を略同量発生させるようにしてある。
【０００３】
発生するプラスイオン及びマイナスイオンは、空気中の水蒸気を放電プラズマによりイオン化することで生成されるものであり、水素イオン（Ｈ+ ）又は酸素イオン（Ｏ2-）の周囲に複数の水分子が付随した形態、所謂クラスターイオンの形態をなしている。空気中に放出されたこれらのイオンは、浮遊微粒子又は浮遊細菌と化学反応し、活性物質としての過酸化水素水Ｈ2 Ｏ2 又は水酸基ラジカル・ＯＨとなり、浮遊微粒子又は浮遊細菌から水素を抜き取る酸化反応を行うことで浮遊微粒子を不活性化し、または浮遊細菌を殺菌して、空気を清浄にすることができる。
【０００４】
しかし、イオン発生装置が発生するプラスイオン及びマイナスイオンは無色透明且つ無味無臭であるため、プラスイオン及びマイナスイオンが実際に発生しているか否かをユーザが確認することは困難である。よって、空気中に含まれるプラスイオン及びマイナスイオンを検出してユーザに報知するイオン検出装置を、イオン発生装置に搭載することが望ましい。
【０００５】
特許文献１においては、大気中のイオンの電荷を捕集する捕集電極と、捕集された電荷を蓄積するコンデンサと、所定の極性の電荷のみをコンデンサに蓄積されないように放出するダイオードと、コンデンサに蓄積された電荷により駆動されるネオンランプとを備えることによって、イオナイザから発生する正イオン又は負イオンを選択的に検知できるイオン検知装置が提案されている。
【０００６】
特許文献２においては、大気中のイオンの電荷を捕集する捕集電極と、捕集された電荷によって導通する電圧駆動型の半導体スイッチング素子と、半導体スイッチング素子の導通により接続される直流電源からの給電により動作するＬＥＤとを備えることによって、イオンの検知能力及び検知の信頼性が高く、且つ、検知結果の確認が容易に行えるイオン検知装置が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１９７４８２号公報
【特許文献２】特開平１０−２８２１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載のイオン検知装置は、大気中に含まれるプラスイオン又はマイナスイオンのいずれか一方を検知することはできるが、両方を検知することができないという問題がある。プラスイオン及びマイナスイオンの両極性のイオンを発生するイオン発生装置に搭載されるイオン検出装置は、両極性のイオンの発生を検出できる構成であることが望ましい。特許文献１に記載のイオン検知装置では、接続方向を逆とした２つのダイオードをスイッチで切り替えて利用することで、プラスイオン又はマイナスイオンの検知を行う構成について言及されているが、外部からのスイッチの切り替えを必要とするという問題があると共に、スイッチを搭載することによって装置が大型化するという問題がある。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、大気中のイオンの電荷を捕集して正電荷及び負電荷をそれぞれ別に蓄積し、蓄積したいずれか一方の電荷による電位の極性を反転させ、他方の電荷による電位又は反転させた電位が所定電位を超えた場合に報知を行う構成とすることにより、簡単な構成で大気中に含まれるプラスイオン及びマイナスイオンを検知してユーザに報知することができるイオン検出装置を提供することにある。
【０００９】
また本発明の他の目的とするところは、大気中のイオンから捕集した電荷を逆に接続された２つのダイオードにより正電荷及び負電荷に分けて、それぞれコンデンサに蓄積する構成とすることにより、簡単な構成で正電荷及び負電荷を別に蓄積することができ、大気中のプラスイオン及びマイナスイオンを検出することができるイオン検出装置を提供することにある。
【００１０】
また本発明の他の目的とするところは、コンデンサに蓄積された負電荷による電位の極性を反転させる構成とすることにより、所定電位との比較を正の電位で行うことができるため、簡単な回路構成で検出を行うことができるイオン検出装置を提供することにある。
【００１１】
また本発明の他の目的とするところは、所定電位を超える電位が入力された場合に駆動される半導体素子を用いて、蓄積された電荷による電位を判定し、大気中のイオンの有無を検出する構成とすることにより、イオンの検出をより精度よく行うことができるイオン検出装置を提供することにある。
【００１２】
また本発明の他の目的とするところは、蓄積された電荷による電位を判定するための半導体素子へ入力される電位を制限する構成とすることにより、イオンの大量発生により多量の電荷が蓄積されて高電位が生じた場合に、半導体素子が破壊されることを防止できるイオン検出装置を提供することにある。
【００１３】
また本発明の他の目的とするところは、半導体素子へ入力される電位をツェナーダイオードにより制限する構成とすることにより、簡単な構成で確実に電位を制限でき、半導体素子が破壊されることを確実に防止できるイオン検出装置を提供することにある。
【００１４】
また本発明の他の目的とするところは、イオン発生手段と上述のイオン検出装置とを備えて、イオン発生手段が発生したイオンをイオン検出装置にて検出する構成とすることにより、実際にイオンが発生しているか否かをユーザが確認することができるイオン発生装置を提供することにある。
【００１５】
また本発明の他の目的とするところは、イオン発生手段により発生したイオンを空気中に送出する手段を備える構成とすることにより、発生したイオンを装置が設置された部屋などへ確実に送出することができるイオン発生装置を提供することにある。
【００１６】
また本発明の他の目的とするところは、イオン発生手段に対してイオン検出装置をイオンの送出方向の下流側に設ける構成とすることにより、イオン発生手段にて発生したイオンを確実に検出してユーザに報知できるイオン発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係るイオン検出装置は、イオンの電荷を捕集する捕集手段と、該捕集手段によりイオンの電荷を捕集したことを報知する報知手段とを備え、イオンの検出を行うイオン検出装置において、前記捕集手段が捕集したイオンの正電荷及び負電荷をそれぞれ蓄積する２つの蓄積手段と、一の蓄積手段に蓄積された電荷による電位を極性反転して出力する反転手段と、他の蓄積手段に蓄積された電荷による電位又は前記反転手段が出力する電位が所定電位を超えたことを検出する検出手段とを備え、前記報知手段は、前記検出手段の検出結果に応じて報知を行してあることを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、大気中のイオンの電荷を捕集して正電荷及び負電荷に分けてそれぞれ蓄積する。プラスイオンによる正電荷とマイナスイオンによる負電荷とをそれぞれ別に蓄積することによって、スイッチによる切り替えなどを必要とすることなく、両極性のイオンを検出できる。また、蓄積した一方の電荷による電位の極性を反転させ、蓄積した他方の電荷による電位又は反転させた電位が所定電位を超えた場合に報知を行う。一方の電荷による電位の極性を反転させることにより、反転させた電位が所定電位を超えるか否かの判定を、他方の電荷による電位の場合の判定と共に行うことが可能となる。よって、プラスイオン又はマイナスイオンのいずれかが大気中に所定量含まれていることをユーザへ報知することができる。
【００１９】
また、本発明に係るイオン検出装置は、２つの前記蓄積手段が、電荷を蓄積するコンデンサをそれぞれ有し、前記捕集手段から一のコンデンサへ逆方向に接続されたダイオードと、前記捕集手段から他のコンデンサへ順方向に接続されたダイオードとを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明においては、捕集した負電荷を逆方向に接続されたダイオードを介して一のコンデンサに蓄積し、正電荷を順方向に接続されたダイオードを介して他のコンデンサに蓄積する。スイッチによる切り替えなどを行うことなく、プラスイオンによる正電荷とマイナスイオンによる負電荷とを別に蓄積することが可能となる。よって、一つの装置で両極性のイオンを検出することができる。
【００２１】
また、本発明に係るイオン検出装置は、前記反転手段が、前記一のコンデンサに蓄積された負電荷による電位を極性反転して出力するようにしてあることを特徴とする。
【００２２】
本発明においては、一のコンデンサに蓄積された負電荷による電位の極性を反転させる。正電荷による電位を負の電位に反転させる場合と比較して、所定電位との比較を行うための回路及び報知を行うための回路等を簡単に構成することができる。
【００２３】
また、本発明に係るイオン検出装置は、前記検出手段が、前記所定電位を超える電位が入力された場合に駆動される半導体素子を有することを特徴とする。
【００２４】
本発明においては、蓄積した電荷に基づく電位を、所定電位を超える電位が入力された場合に駆動される半導体素子を用いて判定し、大気中のイオンの検出を行う。例えば半導体素子としてＭＯＳトランジスタを用い、蓄積した電荷に基づく電位をゲート電極に入力した場合、ゲート−ソース間の電圧が閾値電圧を超えたときにＭＯＳトランジスタがオンするため、これに応じてＬＥＤなどを動作させて報知を行うことができる。検出の基準をＭＯＳトランジスタの閾値電圧で規定できるため、判定の自由度及び精度を高めることができる。
【００２５】
また、本発明に係るイオン検出装置は、前記検出手段の前記半導体素子へ入力される電位を制限する制限手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明においては、ＭＯＳトランジスタなどの半導体素子へ入力される電位を制限する手段を設ける。多量のイオンから多量の電荷を捕集して蓄積した場合、半導体素子へ入力される電位が高まり、半導体素子を破壊する虞がある。このため、半導体素子へ入力される電位を制限することによって、半導体素子の破壊を防止する。
【００２７】
また、本発明に係るイオン検出装置は、前記制限手段が、ツェナーダイオードを有することを特徴とする。
【００２８】
本発明においては、半導体素子へ入力される電位をツェナーダイオードを用いて制限する。イオン検出装置にツェナーダイオードを追加するのみで、簡単に電位をツェナー電圧に応じた電位に制限することができる。
【００２９】
また、本発明に係るイオン発生装置は、プラスイオン及び／又はマイナスイオンを発生するイオン発生手段と、上述のいずれか１つのイオン検出装置とを備え、前記イオン発生手段が発生したプラスイオン及び／又はマイナスイオンを前記イオン検出装置により検出するようにしてあることを特徴とする。
【００３０】
本発明においては、イオン発生装置に、イオン発生手段と共に上述のイオン検出装置を搭載する。イオン発生手段にてイオンが発生しているか否かをイオン検出装置にて検出することができ、検出結果をユーザが確認することができる。また、イオン検出装置による検出結果をイオン発生手段にフィードバックし、イオンの発生量を調整するなどの処理を行うことも可能となる。
【００３１】
また、本発明に係るイオン発生装置は、前記イオン発生手段が発生したプラスイオン及び／又はマイナスイオンを空気中に送出する送出手段を備えることを特徴とする。
【００３２】
本発明においては、イオン発生手段により発生したプラスイオン及び／又はマイナスイオンを、例えば送風機などを用いて空気中に送出する。発生したイオンを広範囲に亘って拡散させることができ、広範囲に亘ってイオンによる空気の浄化を行うことが可能となる。
【００３３】
また、本発明に係るイオン発生装置は、前記イオン検出装置が、前記イオン発生手段に対して前記送出手段による送出方向の下流側に設けてあることを特徴とする。
【００３４】
本発明においては、イオン発生手段に対してイオン検出装置をイオンの送出方向の下流側に設ける。これにより、イオン発生手段にて発生したイオンが確実にイオン検出装置の近傍を通過するため、イオン検出装置にて確実にイオンの電荷を捕集することができ、イオン検出の確度が高まる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明による場合は、大気中のイオンの電荷を捕集して正電荷及び負電荷に分けてそれぞれ蓄積すると共に、蓄積した一方の電荷による電位の極性を反転させ、蓄積した他方の電荷による電位又は反転させた電位が所定電位を超えた場合に報知を行う構成とすることにより、スイッチによる切り替えなどを必要とすることなく、簡単な構成でプラスイオン及びマイナスイオンを検出でき、両極性のイオンを検出することによる装置の大型化を抑制できる。また、プラスイオン又はマイナスイオンのいずれかが大気中に所定量含まれていることをユーザへ報知することができるため、プラスイオン及びマイナスイオンを発生するイオン発生装置にこのイオン検出装置を搭載することによって、イオン発生装置の利便性を向上することができる。
【００３６】
また、本発明による場合は、捕集した負電荷を逆方向に接続されたダイオードを介して一のコンデンサに蓄積し、正電荷を順方向に接続されたダイオードを介して他のコンデンサに蓄積する構成とすることにより、スイッチによる切り替えなどを行うことなく、簡単な構成で正電荷及び負電荷を別に蓄積することができるため、一つの装置でプラスイオン及びマイナスイオンを検出することができると共に、この機能を備えることによるイオン検出装置の大型化を抑制できる。
【００３７】
また、本発明による場合は、コンデンサに蓄積された負電荷による電位の極性を反転させる構成とすることにより、所定電位との比較を行うための回路及び報知を行うための回路等を簡単に構成することができるため、イオン検出装置の大型化を抑制することができる。
【００３８】
また、本発明による場合は、所定電位を超える電位が入力された場合に駆動される半導体素子を用いて、蓄積した電荷に基づく電位を判定し、大気中のイオンの検出を行う構成とすることにより、例えば半導体素子としてＭＯＳトランジスタを用いた場合には、検出の基準をＭＯＳトランジスタの閾値電圧で規定できるため、判定の精度を高めることができ、イオン検出装置の検出精度を向上することができる。
【００３９】
また、本発明による場合は、ＭＯＳトランジスタなどの半導体素子へ入力される電位を制限する構成とすることにより、多量の電荷が蓄積されることによって半導体素子へ入力される電位が高まることを防止でき、半導体素子が破壊されることを防止できるため、イオン検出装置の信頼性を向上することができる。
【００４０】
また、本発明による場合は、半導体素子へ入力される電位をツェナーダイオードにより制限する構成とすることにより、簡単な構成で確実に電位を制限できるため、イオン検出装置の大型化及びコストの上昇を抑制でき、また、入力電位をツェナー電圧に応じた電位に制限することができるため、確実に半導体素子が破壊されることを防止できる。
【００４１】
また、本発明による場合は、イオン発生手段と上述のイオン検出装置とを備えて、イオン発生手段が発生したイオンをイオン検出装置にて検出する構成とすることにより、実際にイオンが発生しているか否かをユーザが確認することができるため、イオン発生装置の利便性を向上することができる。
【００４２】
また、本発明による場合は、イオン発生手段により発生したプラスイオン及び／又はマイナスイオンを、例えば送風機などを用いて空気中に送出する構成とすることにより、発生したイオンを装置が設置された部屋などへ確実に送出することができ、広範囲に亘ってイオンを拡散させることができるため、イオンによる空気の浄化の効果を高めることができる。
【００４３】
また、本発明による場合は、イオン発生手段に対してイオン検出装置をイオンの送出方向の下流側に設ける構成とすることにより、イオン発生手段にて発生したイオンが確実にイオン検出装置の近傍を通過するため、イオン検出装置にて確実にイオンの電荷を捕集することができる。よって、イオン検出装置の検出精度を高めることができるため、イオン発生装置の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に係るイオン発生装置の構成を示すブロック図である。図において１は、イオンを発生して空気中に送出するイオン発生装置であり、商用交流電源５０からの電力供給により動作するようにしてある。イオン発生装置１は、商用交流電源５０から供給される交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路２と、ＡＣ／ＤＣ変換回路２が出力する直流電圧を昇圧して高電圧を発生する高電圧発生回路３と、高電圧発生回路３が出力する高電圧が印加されてイオンを発生するイオン発生素子４とを備えている。
【００４５】
ＡＣ／ＤＣ変換回路２は、例えばダイオード及びコンデンサを有し、ダイオードの整流特性を利用して交流電圧を整流し、整流した電圧をコンデンサにより平滑化することで、交流電圧を直流電圧に変換する回路である。高電圧発生回路３は、例えばトランス及びスイッチング素子を有し、ＡＣ／ＤＣ変換回路２から与えられる直流電圧のトランスへの供給をスイッチング素子にてオン／オフし、トランスを構成する複数の巻線の巻き数の比に応じて昇圧された高電圧をイオン発生素子４へ供給するようにしてある。このとき、スイッチング素子のオン／オフの周期を調整することで発生する電圧の電圧値を調整することができる。
【００４６】
イオン発生素子４は、誘電体を介して対向する２つの電極を有しており、高電圧発生回路３からの高電圧が２つの電極間に印加された場合、２つの電極間に放電プラズマが生じ、この放電プラズマのエネルギーにより電極近傍の空気中に含まれる水蒸気がイオン化されて、空気中にプラスイオンであるＨ+ （Ｈ2 Ｏ）m （ｍは自然数）、及びマイナスイオンであるＯ2-（Ｈ2 Ｏ）n （ｎは自然数）を略同量発生させる。
【００４７】
また、イオン発生装置１は、イオン発生素子４にて発生したプラスイオン及びマイナスイオンを送出するためのファン５を備えている。なお、図１にはファン５にて生じる空気の流れを白抜きの矢印にて図示してある。ファン５にて生じる空気の流れによって、イオン発生素子４にて発生したプラスイオン及びマイナスイオンは、イオン発生装置１の内部から外部へ送出され、イオン発生装置１が設置された室内に拡散するようにしてある。また、本発明に係るイオン発生装置１は、ファン５にて生じる空気の流れる方向に関してイオン発生素子４より下流側にイオン検出装置１０が設けてあり、イオン発生素子４にて発生するイオンを検出してユーザに報知することができるようにしてある。
【００４８】
図２は、本発明の実施の形態１に係るイオン検出装置１０の構成を示す回路図である。イオン検出装置１０は、空気中のイオンの電荷を捕集するための捕集電極１１を有している。捕集電極１１は、例えば略矩形の金属板で構成され、イオン発生装置１内のファン５から流れる空気に触れやすい位置に配設してある。空気中のイオンが捕集電極１１に触れることによって、イオンが有する電荷が捕集電極１１へ移動するため、捕集電極１１にてイオンの電荷を捕集することができる。
【００４９】
捕集電極１１には、ダイオード１２のアノードと、ダイオード１３のカソードとが接続してある。ダイオード１２のカソードには、逆側端子が接地されたコンデンサ１４が接続してあり、ダイオード１３のアノードには、逆側端子が接地されたコンデンサ１５が接続してある。２つのダイオード１２、１３は、捕集電極１１にて捕集されたイオンの電荷を、正電荷及び負電荷に分離するためのものであり、２つのコンデンサ１４、１５は、分離された正電荷及び負電荷をそれぞれ蓄積するためのものである。即ち、捕集電極１１にて捕集されたプラスイオンの正電荷は、ダイオード１２を通してコンデンサ１４に蓄積され、捕集電極１１にて捕集されたマイナスイオンの負電荷は、ダイオード１３を通してコンデンサ１５に蓄積されるようにしてある。
【００５０】
また、ダイオード１３のアノード及びコンデンサ１５の一側の端子には反転器２０が接続してある。反転器２０は、入力電位の極性を反転して出力する回路であり、コンデンサ１５に蓄積された負電荷による負の電位を正の電位に反転して出力するようにしてある。
【００５１】
図３は、反転器２０の一構成例を示す回路図である。反転器２０は、オペアンプ２４及び複数の抵抗を用いて構成してある。反転器２０の入力端子は抵抗２１を介してオペアンプ２４の反転入力端子に接続してあり、反転器２０の出力端子はオペアンプ２４の出力端子に接続すると共に、抵抗２２を介してオペアンプ２４の反転入力端子に接続してある。また、オペアンプ２４の非反転入力端子は抵抗２３を介して接地してある。この構成の反転器２０は、オペアンプ２４を用いた所謂反転増幅器の構成であり、入力電位をＶｉｎとし、出力電位をＶｏｕｔとし、抵抗２１の抵抗値をＲ２１とし、抵抗２２の抵抗値をＲ２２とした場合、以下の（１）式が成立するため、入力電位の極性を反転させることができる。
Ｖｏｕｔ ＝ −（Ｒ２２／Ｒ２１）Ｖｉｎ …（１）
【００５２】
また、ダイオード１２のカソード及びコンデンサ１４の一側の端子と、反転器２０の出力端子とは、抵抗１６を介してＬＥＤ１７のアノードに接続してあり、ＬＥＤ１７のカソードは接地電位に接続してある。よって、コンデンサ１４に蓄積された正電荷による電位が所定電位を超えた場合、又は反転器２０の出力電位が所定電位を超えた場合に、ＬＥＤ１７の両端に印加される電圧が閾値電圧を超え、ＬＥＤ１７が点灯するようにしてある。即ち、蓄積された正電荷又は負電荷による電位の上昇をＬＥＤ１７の閾値電圧を利用して検出し、ＬＥＤ１７を点灯させて報知を行うようにしてある。
【００５３】
以上の構成のイオン検出装置１０では、捕集電極１１にてプラスイオンの正電荷を捕集した場合、正電荷がダイオード１２を通してコンデンサ１４に蓄積され、コンデンサ１４に蓄積された正電荷によりＬＥＤ１７のアノードの電位が上昇する。コンデンサ１４に蓄積された正電荷が所定量を超えてＬＥＤ１７のアノードの電位が所定電位を超え、ＬＥＤ１７の両端に加わる電圧がＬＥＤ１７の閾値電圧を超えた場合、ＬＥＤ１７が点灯し、ユーザにイオンの検出を報知することができる。また、捕集電極１１にてマイナスイオンの負電荷を捕集した場合、負電荷がダイオード１３を通してコンデンサ１５に蓄積され、コンデンサ１５に蓄積された負電荷による電位が反転器２０により極性反転され、ＬＥＤ１７のアノードの電位が上昇する。コンデンサ１５に蓄積された負電荷が所定量を超えて反転器２０により極性反転された電位が所定電位を超え、ＬＥＤ１７のアノードの電位が所定電位を超え、ＬＥＤ１７の両端に加わる電圧がＬＥＤ１７の閾値電圧を超えた場合、ＬＥＤ１７が点灯し、ユーザにイオンの検出を報知することができる。よって、イオン検出装置１０は、プラスイオン及びマイナスイオンのどちらであっても、空気中のイオン量が所定量を超えているか否かを検出して報知することができる。
【００５４】
また、このイオン検出装置１０を備えるイオン発生装置１は、ファン５による空気の流れる方向に関して、イオン検出装置１０をイオン発生素子４の下流に配してあるため、イオン発生素子４によりプラスイオン及びマイナスイオンが正常に発生して送出されているか否かを確実に検出することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態においては、ファン５による空気の流れる方向に関して、イオン検出装置１０をイオン発生素子４の下流に配する構成としたが、少なくともイオン検出装置１０の捕集電極１１がイオン発生素子４の下流に配してあればよい。また、図３に示した反転器２０の構成は一例であって、この構成に限るものではない。また、イオンの検出をＬＥＤ１７により報知する構成としたが、これに限るものではなく、例えばブザーなどを用いて報知する構成としてもよい。
【００５６】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係るイオン検出装置１０ａの構成を示す回路図である。イオン検出装置１０ａは、空気中のイオンの電荷を捕集するための捕集電極１１を有しており、捕集電極１１にはダイオード１２のアノードとダイオード１３のカソードとが接続してある。ダイオード１２のカソードには、逆側端子が接地されたコンデンサ１４が接続してあり、ダイオード１３のアノードには、逆側端子が接地されたコンデンサ１５が接続してある。よって、捕集電極１１にて捕集されたプラスイオンの正電荷は、ダイオード１２を通してコンデンサ１４に蓄積され、捕集電極１１にて捕集されたマイナスイオンの負電荷は、ダイオード１３を通してコンデンサ１５に蓄積されるようにしてある。
【００５７】
また、ダイオード１３のアノード及びコンデンサ１５の一側の端子には反転器２０が接続してある。反転器２０は、入力電位の極性を反転して出力する回路であり、コンデンサ１５に蓄積された負電荷による負の電位を正の電位に反転して出力するようにしてある。なお、反転器２０の回路構成は図３に示すものと同じである。
【００５８】
また、ダイオード１２のカソード及びコンデンサ１４の一側の端子と、反転器２０の出力端子とには、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタ２６のゲートが接続してある。ＭＯＳトランジスタ２６のドレインにはＬＥＤ２７のカソードが接続してあり、ＬＥＤ２７のアノードには抵抗２８の一端が接続してあり、抵抗２８の他端には直流電源２９の正側端子が接続してあり、直流電源２９の負側端子はＭＯＳトランジスタ２６のソースに接続してある。即ち、ＭＯＳトランジスタ２６、ＬＥＤ２７、抵抗２８及び直流電源２９による閉ループが形成され、ＭＯＳトランジスタ２６がオンすることによってＬＥＤ２７が点灯するようにしてあり、正電荷又は負電荷の蓄積による電位の上昇をＭＯＳトランジスタ２６により検知して、ＭＯＳトランジスタ２６によりＬＥＤ２７の点灯／消灯を制御するようにしてある。
【００５９】
よって、コンデンサ１４に蓄積された正電荷による電位が所定電位を超えた場合、又は反転器２０の出力電位が所定電位を超えた場合、ＭＯＳトランジスタ２６のゲート−ソース間の電圧が閾値電圧を超えてＭＯＳトランジスタ２６がオンし、ＬＥＤ２７に直流電源２９からの電力が供給され、ＬＥＤ２７が点灯するようにしてある。
【００６０】
また、ＭＯＳトランジスタ２６のゲートにはツェナーダイオード２５のカソードが接続してあり、ツェナーダイオード２５のアノードは接地電位に接続してある。ツェナーダイオード２５は、コンデンサ１４に蓄積された正電荷による電位の上昇、及び反転器２０の出力電位の上昇を、ツェナー電圧以下に制限するものである。これによりＭＯＳトランジスタ２６のゲート−ソース間にはツェナー電圧以上の電圧が印加されることがないため、捕集電極１１にてプラスイオンの正電荷又はマイナスイオンの負電荷が過剰に捕集された場合であっても、コンデンサ１４に蓄積された正電荷による電位又は反転器２０の出力電位が過剰に上昇してＭＯＳトランジスタ２６が破壊されることを防止できるようにしてある。
【００６１】
以上の構成のイオン検出装置１０ａでは、捕集電極１１にてプラスイオンの正電荷を捕集した場合、正電荷がダイオード１２を通してコンデンサ１４に蓄積され、コンデンサ１４に蓄積された正電荷によりＭＯＳトランジスタ２６のゲートの電位が上昇する。コンデンサ１４に蓄積された正電荷が所定量を超え、ＭＯＳトランジスタ２６のゲート−ソース間の電圧が閾値電圧を超えた場合、ＭＯＳトランジスタ２６がオンし、直流電源２９からＬＥＤ２７に電力が供給されて、ＬＥＤ２７が点灯し、ユーザにイオンの検出を報知することができる。また、捕集電極１１にてマイナスイオンの負電荷を捕集した場合、負電荷がダイオード１３を通してコンデンサ１５に蓄積され、コンデンサ１５に蓄積された負電荷による電位が反転器２０により極性反転され、ＭＯＳトランジスタ２６のゲートの電位が上昇する。コンデンサ１５に蓄積された負電荷が所定量を超え、反転器２０により極性反転された電位が所定電位を超え、ＭＯＳトランジスタ２６のゲート−ソース間の電圧が閾値電圧を超えた場合、ＭＯＳトランジスタ２６がオンし、直流電源２９からＬＥＤ２７に電力が供給されて、ＬＥＤ２７が点灯し、ユーザにイオンの検出を報知することができる。よって、イオン検出装置１０ａは、プラスイオン及びマイナスイオンのどちらであっても、空気中のイオン量が所定量を超えているか否かを検出して報知することができる。
【００６２】
また、蓄積された正電荷又は負電荷による電位の上昇をＭＯＳトランジスタ２６の閾値電圧を利用して検出し、ＭＯＳトランジスタ２６によってＬＥＤ２７の点等を制御する構成とすることにより、図２に示した実施の形態１に係るイオン検出装置１０のようにＬＥＤ１７の閾値電圧を利用して電位の上昇を検出する構成と比較して、検出精度を高めることができるため、空気中のプラスイオン又はマイナスイオンの量が少ない場合であっても検出を行うことができる。また、ＭＯＳトランジスタ２６のゲートの電圧の上昇をツェナーダイオード２５によりツェナー電圧以下に制限する構成とすることにより、ＭＯＳトランジスタ２６が破壊されることを防止することができる。
【００６３】
なお、実施の形態２に係るイオン検出装置１０ａのその他の構成は、実施の形態１に係るイオン検出装置１０の構成と同様であるため、対応する箇所には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係るイオン発生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るイオン検出装置の構成を示す回路図である。
【図３】反転器の一構成例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るイオン検出装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ イオン発生装置
４ イオン発生素子（イオン発生手段）
５ ファン（送出手段）
１０、１０ａ イオン検出装置
１１ 捕集電極（捕集手段）
１２、１３ ダイオード
１４、１５ コンデンサ（蓄積手段）
１６ 抵抗
１７ ＬＥＤ（報知手段、検出手段）
２０ 反転器（反転手段）
２５ ツェナーダイオード（制限手段）
２６ ＭＯＳトランジスタ（検出手段、半導体素子）
２７ ＬＥＤ（報知手段）
２８ 抵抗
２９ 直流電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンの電荷を捕集する捕集手段と、該捕集手段によりイオンの電荷を捕集したことを報知する報知手段とを備え、イオンの検出を行うイオン検出装置において、
前記捕集手段が捕集したイオンの正電荷及び負電荷をそれぞれ蓄積する２つの蓄積手段と、
一の蓄積手段に蓄積された電荷による電位を極性反転して出力する反転手段と、
他の蓄積手段に蓄積された電荷による電位又は前記反転手段が出力する電位が所定電位を超えたことを検出する検出手段と
を備え、
前記報知手段は、前記検出手段の検出結果に応じて報知を行うようにしてあること
を特徴とするイオン検出装置。
【請求項２】
２つの前記蓄積手段は、電荷を蓄積するコンデンサをそれぞれ有し、
前記捕集手段から一のコンデンサへ逆方向に接続されたダイオードと、
前記捕集手段から他のコンデンサへ順方向に接続されたダイオードと
を備える請求項１に記載のイオン検出装置。
【請求項３】
前記反転手段は、前記一のコンデンサに蓄積された負電荷による電位を極性反転して出力するようにしてある請求項２に記載のイオン検出装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記所定電位を超える電位が入力された場合に駆動される半導体素子を有する請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のイオン検出装置。
【請求項５】
前記検出手段の前記半導体素子へ入力される電位を制限する制限手段を備える請求項４に記載のイオン検出装置。
【請求項６】
前記制限手段は、ツェナーダイオードを有する請求項５に記載のイオン検出装置。
【請求項７】
プラスイオン及び／又はマイナスイオンを発生するイオン発生手段と、
請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載のイオン検出装置と
を備え、
前記イオン発生手段が発生したプラスイオン及び／又はマイナスイオンを前記イオン検出装置により検出するようにしてあること
を特徴とするイオン発生装置。
【請求項８】
前記イオン発生手段が発生したプラスイオン及び／又はマイナスイオンを空気中に送出する送出手段を備える請求項７に記載のイオン発生装置。
【請求項９】
前記イオン検出装置は、前記イオン発生手段に対して前記送出手段による送出方向の下流側に設けてある請求項８に記載のイオン発生装置。
【請求項１】
イオンの電荷を捕集する捕集手段と、該捕集手段によりイオンの電荷を捕集したことを報知する報知手段とを備え、イオンの検出を行うイオン検出装置において、
前記捕集手段が捕集したイオンの正電荷及び負電荷をそれぞれ蓄積する２つの蓄積手段と、
一の蓄積手段に蓄積された電荷による電位を極性反転して出力する反転手段と、
他の蓄積手段に蓄積された電荷による電位又は前記反転手段が出力する電位が所定電位を超えたことを検出する検出手段と
を備え、
前記報知手段は、前記検出手段の検出結果に応じて報知を行うようにしてあること
を特徴とするイオン検出装置。
【請求項２】
２つの前記蓄積手段は、電荷を蓄積するコンデンサをそれぞれ有し、
前記捕集手段から一のコンデンサへ逆方向に接続されたダイオードと、
前記捕集手段から他のコンデンサへ順方向に接続されたダイオードと
を備える請求項１に記載のイオン検出装置。
【請求項３】
前記反転手段は、前記一のコンデンサに蓄積された負電荷による電位を極性反転して出力するようにしてある請求項２に記載のイオン検出装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記所定電位を超える電位が入力された場合に駆動される半導体素子を有する請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のイオン検出装置。
【請求項５】
前記検出手段の前記半導体素子へ入力される電位を制限する制限手段を備える請求項４に記載のイオン検出装置。
【請求項６】
前記制限手段は、ツェナーダイオードを有する請求項５に記載のイオン検出装置。
【請求項７】
プラスイオン及び／又はマイナスイオンを発生するイオン発生手段と、
請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載のイオン検出装置と
を備え、
前記イオン発生手段が発生したプラスイオン及び／又はマイナスイオンを前記イオン検出装置により検出するようにしてあること
を特徴とするイオン発生装置。
【請求項８】
前記イオン発生手段が発生したプラスイオン及び／又はマイナスイオンを空気中に送出する送出手段を備える請求項７に記載のイオン発生装置。
【請求項９】
前記イオン検出装置は、前記イオン発生手段に対して前記送出手段による送出方向の下流側に設けてある請求項８に記載のイオン発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−３９５１８（Ｐ２００８−３９５１８Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１２３５１（Ｐ２００６−２１２３５１）
【出願日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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