イオン量測定装置、イオン量測定方法及びイオン発生装置
【課題】イオン量測定期間のイオン濃度の急激な変化による影響を減少させ、イオンの量を高精度に測定することが可能なイオン量測定装置、イオン量測定方法及びイオン発生装置を提供する。
【解決手段】空気中のイオンを収集するイオン収集手段と、コンデンサを含み、イオン収集手段の電位を計測する積分回路と、所定の時間ごとにコンデンサを放電し、積分回路による計測を再開する制御部とを有し、積分回路による計測結果に基づいてイオンの量を測定するイオン量測定装置において、制御部は、所定の時間を計測周期として、該計測周期が終了した時点で積分回路を計測開始の状態にリセットし、計測を再開し、前記計測周期内に計測部により計測された電圧が所定の電圧になった場合に、積分回路による計測を中止させるようにしてある。
【解決手段】空気中のイオンを収集するイオン収集手段と、コンデンサを含み、イオン収集手段の電位を計測する積分回路と、所定の時間ごとにコンデンサを放電し、積分回路による計測を再開する制御部とを有し、積分回路による計測結果に基づいてイオンの量を測定するイオン量測定装置において、制御部は、所定の時間を計測周期として、該計測周期が終了した時点で積分回路を計測開始の状態にリセットし、計測を再開し、前記計測周期内に計測部により計測された電圧が所定の電圧になった場合に、積分回路による計測を中止させるようにしてある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中のイオンの量を測定するイオン量測定装置及びイオン量測定方法、並びにこのイオン量測定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二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二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、又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、空気中のプラスイオン及びマイナスイオンが所望の数量又は濃度等（以降の説明において、「イオンの量」と言う）に達した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の量を測定してユーザに提示するイオン量測定装置を、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、プラスイオンとマイナスイオンとの両方を測定するイオン測定器が開示されている。このイオン測定器は、電荷反発板に一定の電圧を印加し、電荷反発板に反発されたプラスイオン又はマイナスイオンを電荷集電板で収集し、電荷集電板の電荷を測定し、プラス若しくはマイナスのイオン数量として演算処理することで、電荷集電板における電荷からプラスイオンの数量とマイナスイオンの数量とを自動的に算出する。
【０００６】
電荷集電板の電荷の測定には、超高抵抗を用いた微弱電流増幅回路又はコンデンサチャージの積分回路を有する計測部がよく使われている。積分回路を使用して電荷集電板の電荷を測定する場合、積分回路の入力端子を保護するために、電荷集電板と積分回路の入力端子との間に保護回路を設けることは通常である。図１０は従来の計測部１３０の保護回路の構成例を示す回路図である。計測部１３０には、電圧＋５ＶとＧＮＤとの間に静電気保護用のダイオード１３４、１３５が接続してあり、電荷集電板の出力側がダイオード１３４、１３５の間に接続し、さらに積分回路のオペアンプの入力端子に接続してある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１４６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記計測部１３０では、イオン濃度が急激に上昇した場合、積分回路が瞬時に積分飽和してしまい、この状態を続けると入力端子の同相モードレベルがＧＮＤレベルを下回って、保護用のダイオードが導通されるおそれがある。よって、積分回路により計測される電圧の波形が破綻となり、積分回路が正常に動作することはできない。つまり、従来の積分回路には、イオン濃度の急激な変化によりイオンの量の測定の精度に大きな影響を与え、イオンの量の測定が不正確になるという課題があった。
【０００９】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、イオン量測定期間のイオン濃度の急激な変化による影響を減少させ、イオンの量を高精度に測定することが可能なイオン量測定装置、イオン量測定方法及び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】
【００１０】
本発明に係るイオン量測定装置は、空気中のイオンを収集するイオン収集手段と、コンデンサを含み、前記イオン収集手段の電位を計測する積分回路と、所定の時間ごとに前記コンデンサを放電し、前記積分回路による計測を再開する制御手段とを有し、前記積分回路による計測結果に基づいてイオンの量を測定するイオン量測定装置において、前記制御手段は、前記積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった場合に、前記積分回路による計測を中止させるようにしてあることを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、イオン収集手段は空気中のイオンを収集する。積分回路はコンデンサを含み、前記イオン収集手段の電位を計測する。イオン量測定装置は積分回路による電位の計測結果に基づいてイオンの量を測定する。制御手段は、所定の時間ごとに前記コンデンサを放電し、前記積分回路による計測を再開し、前記積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった場合に、前記積分回路による計測を中止させる。
【００１２】
本発明に係るイオン量測定装置は、前記制御手段は、前記積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった時点で、前記コンデンサを放電させるようにしてあることを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、制御手段は、前記積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった時点で、前記コンデンサを放電させる。
【００１４】
本発明に係るイオン量測定装置は、前記制御手段は、前記積分回路による計測結果に基づいて、前記所定の時間を調整するようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、制御手段は、前記積分回路による計測結果に基づいて、前記所定の時間を調整する。
【００１６】
本発明に係るイオン量測定装置は、前記コンデンサは容量可変のコンデンサであり、前記制御手段は、前記積分回路による計測結果に基づいて、前記コンデンサの容量を調整するようにしてあることを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、コンデンサは容量可変のコンデンサであり、制御手段は、積分回路による計測結果に基づいて、コンデンサの容量を調整する。
【００１８】
本発明に係るイオン発生装置は、イオンを発生するイオン発生手段と、前記イオン量測定装置とを有し、前記イオン発生手段が発生したイオンの量を前記イオン量測定装置により測定するようにしてある。
【００１９】
本発明においては、イオン発生装置は、イオンを発生するイオン発生手段と、前記イオン量測定装置とを有し、イオン発生手段が発生したイオンの量を前記イオン量測定装置により測定する。
【００２０】
本発明に係るイオン量測定方法は、イオン収集手段にて空気中のイオンを収集し、コンデンサを含む積分回路にて該イオン収集手段の電位を計測し、所定の時間ごとに前記コンデンサを放電し、前記積分回路による計測を再開し、前記積分回路による計測結果に基づいてイオンの量を測定するイオン量測定方法において、前記積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった場合に、前記積分回路による計測を中止させることを特徴とする。
【００２１】
本発明においては、イオン収集手段にて空気中のイオンを収集する。コンデンサを含む積分回路にてイオン収集手段の電位を計測する。積分回路による計測結果に基づいてイオンの量を測定する。所定の時間ごとに前記コンデンサを放電し、前記積分回路による計測を再開し、積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった場合に、前記積分回路による計測を中止させる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、積分回路により計測された電位が所定の電位以上になった場合に、積分回路による計測を中止することにより、イオン濃度が急激に上昇した場合でも、積分回路が正常に動作することができる。よって、イオン濃度の急激な変化による影響を減少させ、高精度にイオンの量を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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】本発明に係るイオン量測定装置の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る計測部の積分回路の構成例を示す回路図である。
【図４】本発明に係る制御部の要部構成を示すブロック図である。
【図５】制御部のスイッチ制御動作の手順を示すフローチャートである。
【図６】計測部により計測された電圧の波形を示す概念図である
【図７】計測周期を調整する前後の電圧の波形を示す図である。
【図８】コンデンサの容量を調整する前後の電圧の波形を示す図である。
【図９】計測部により計測された電圧の波形の例を示す図である。
【図１０】従来の計測部の保護回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００２５】
（実施の形態）
図１は、本発明に係るイオン発生装置１の構成を示すブロック図である。同図において、イオン発生装置１はイオンを発生して空気中に送出するものであり、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、イオン発生素子４にて発生したイオンを送出するファン５と、イオン発生素子４にて発生したイオンの量を測定するイオン量測定装置１０とを備えている。
【００２６】
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。
【００２７】
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大きさを調整することができる。
【００２８】
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。
【００２９】
ファン５は空気の流れを生じるためのものである。図１には、ファン５にて生じる空気の流れが白抜きの矢印にて図示してある。空気の流れによって、イオン発生素子４にて発生したイオンは、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。
【００３０】
イオン量測定装置１０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より下流側に設けてある。イオン発生装置１は、イオン量測定装置１０にて測定したイオンの量を、図示しない表示装置等にてユーザに提示したり、図示しない制御部等にフィードバックしてイオンの発生量を制御したりするようにしてある。
【００３１】
次に、本発明に係るイオン量測定装置１０を図面に基づいて具体的に説明する。
【００３２】
図２は、本発明に係るイオン量測定装置１０の要部構成を示すブロック図である。イオン量測定装置１０は、反発電極１２１及び集電電極１２２にて空気中のイオンの電荷を収集する集電部１２と、集電電極１２２の電位を計測する計測部１３と、計測部１３にて計測したアナログの電圧をデジタルの電圧に変換するＡ／Ｄ変換部１４と、Ａ／Ｄ変換部１４により出力されるデジタルの電圧に基づいて計測部１３の計測動作を制御する制御部１５と、Ａ／Ｄ変換部１４により出力されるデジタルの電圧に基づいてイオンの量を算出する算出部１６と、算出したイオンの量を表示する表示部１７とを有する。
【００３３】
集電部１２は、空気中のマイナスイオンを反発させる反発電極１２１と、反発されたイオンを収集する集電電極１２２とを有し、反発電極１２１及び集電電極１２２は、例えば、一定の間隔で相対して配置されている板状の電極であり、ファン５から流れる空気に接触しやすい位置に配設してある。反発電極１２１と集電電極１２２との形状については、特に限定せず、集電電極１２２を平板状、筒状、又は線状に設計し、反発電極１２１を集電電極１２２を取り囲む筒状に設計してもよい。また、反発電極１２１を設置しない場合もあり、設置スペース等の状況により使い分ける。
【００３４】
反発電極１２１は、測定すべきイオンの種類に応じて、図示しない給電部によって正電位／負電位が印加される。本実施の形態では、反発電極１２１には負電位が印加されているため、反発電極１２１と集電電極１２２との間に存在しているマイナスイオンは、反発電極１２１で跳ね返されて集電電極１２２にぶつかって収集される。
【００３５】
計測部１３は、積分回路１３ａ（図３を参照）を有し、集電部１２の集電電極１２２に接続されており、集電電極１２２の電位を計測して電圧信号として出力するようにしてある。図３は本発明に係る計測部１３の積分回路１３ａの構成例を示す回路図である。図３に示すように、計測部１３は、破線に囲まれている積分回路１３ａを用いて集電電極１２２の電位を計測するようにしてある。集電電極１２２の電位は、例えば接地電位に対する電圧値として計測される。図３において、説明の便宜上、計測部１３の保護回路等を省略し、オペアンプの接続を簡素化して記載しており、差動増幅回路を用いる場合もある。
【００３６】
積分回路１３ａはオペアンプ１３１と、容量可変のコンデンサ１３２と、スイッチ１３３とを含んでいる。オペアンプ１３１は、反転入力端子が集電電極１２２に接続するとともにコンデンサ１３２を介して出力端子に接続し、非反転入力端子が接地してある。スイッチ１３３はコンデンサ１３２に並列に接続してある。
【００３７】
イオンの量を測定する場合、スイッチ１３３がオフとされ、集電電極１２２に収集されたマイナスイオンの電荷がコンデンサ１３２蓄積される。収集されたイオンの量に比例したアナログの電圧信号がオペアンプ１３１の出力端子から出力され、一定の時間を経て、スイッチ１３３がオンとされ、コンデンサ１３２に蓄積している電荷が放電され、１周期の計測が終わり、次の計測周期に入る。イオン量測定装置１０では、後述する算出部１６にて、計測部１３による電位計測結果に基づいて、イオンの量を算出する。ここで、電位計測は複数の周期分の計測を実施してその平均値を取ることが好ましい。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換部１４は、計測部１３に接続されており、計測部１３から出力されるアナログの電圧をデジタルの電圧に変換するようにしてある。Ａ／Ｄ変換部１４により出力されるデジタルの電圧が制御部１５と算出部１６とに入力される。
【００３９】
制御部１５は、入力側がＡ／Ｄ変換部１４に、出力側が計測部１３に接続されており、計測部１３におけるスイッチ１３３のオン／オフ、コンデンサ１３２の容量の調整及び計測周期の調整などを制御するようにしてある。図４は本発明に係る制御部１５の要部構成を示すブロック図である。図４に示すように、制御部１５は、ＣＰＵ１５０と、タイマ１５１と、電圧監視部１５２と、スイッチ通断部１５３と、周期調整部１５４と、容量調整部１５５とを有する。
【００４０】
ＣＰＵ１５０は、バスＮを介して制御部１５全体の動作の制御を行うものである。タイマ１５１は、計測部１３の計測時間を計時するものである。電圧監視部１５２は、Ａ／Ｄ変換部１４からのデジタルの電圧を監視するものであり、該デジタルの電圧を所定の電圧と比較し、該デジタルの電圧が所定の電圧以上になった場合、その旨をＣＰＵ１５０に通知するようにしてある。ここで、所定の電圧は、必要に応じて設定するものであり、本実施の形態では、所定の電圧が積分回路１３ａの飽和電圧とされる場合について説明する。スイッチ通断部１５３は、ＣＰＵ１５０の指示に応じて、計測部１３におけるスイッチ１３３をオン／オフとするものである。
【００４１】
図５は制御部１５のスイッチ制御動作の手順を示すフローチャートである。ここでは、計測周期が１秒、積分回路の飽和電圧が５Ｖである場合を例として説明する。図５に示すように、積分回路１３ａにおけるスイッチ１３３がオフとされ、積分回路が計測開始の状態になると、ＣＰＵ１５０はタイマ１５１に計時を開始させる（ステップＳ４１）。
【００４２】
ＣＰＵ１５０は、Ａ／Ｄ変換部１４からの電圧が５Ｖ以上となったか否かを電圧監視部１５２での監視結果に基づいて判定する（ステップＳ４２）。Ａ／Ｄ変換部１４からの電圧が５Ｖ以上となっていないと判定した場合（ステップＳ４２：ＮＯ）、ＣＰＵ１５０は処理をステップＳ４４に進める。Ａ／Ｄ変換部１４からの電圧が５Ｖ以上となったと判定した場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５０はスイッチ通断部１５３にスイッチオンを指示する。スイッチ通断部１５３はＣＰＵ１５０の指示に応じて、計測部１３のスイッチ１３３をオンとして、計測動作を中止させる（ステップＳ４３）。
【００４３】
ＣＰＵ１５０はタイマ１５１にて計時される時間が１秒に達したか否かを判定する（ステップＳ４４）。計時される時間が１秒に達していないと判定した場合（ステップＳ４４：ＮＯ）、ＣＰＵ１５０は処理をステップＳ４６に進める。ＣＰＵ１５０は、計時される時間が１秒に達したと判定した場合（ステップＳ４４：ＹＥＳ）、スイッチ通断部１５３に積分回路のリセットを指示する。スイッチ通断部１５３はＣＰＵ１５０の指示に応じて、スイッチ１３３のオン／オフを制御して、積分回路１３ａを計測開始の状態にリセットし、計測を再開する（ステップＳ４５）。ここで、スイッチ１３３のオン／オフの制御は、積分回路１３ａを計測開始の状態にリセットする制御であれば、特に限定しない。例えば、スイッチ通断部１５３は、スイッチ１３３がオンとされている場合、スイッチ１３３をオフとさせ、スイッチ１３３がオフとされている場合、スイッチ１３３をオンとさせてからオフとさせることにより、積分回路１３ａを計測開始の状態にリセットし、電位計測を再開する。
【００４４】
ＣＰＵ１５０は、停止指示を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ４６）。停止指示を受け付けていないと判定した場合（ステップＳ４６：ＮＯ）、処理をステップＳ４２に戻す。停止指示を受け付けたと判定した場合（ステップＳ４６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５０は処理を終了する。
【００４５】
図６は計測部１３により計測された電圧の波形を示す概念図である。図６において、実線で本発明の制御部１５のスイッチ制御動作における電圧の波形を示し、破線で従来のスイッチ制御機能無しの計測部による電圧の波形を示している。また、図６の上部のＴ１〜Ｔ６で、計測周期が終了した場合に積分回路１３ａをリセットする時点を示し、下部のｔ１〜ｔ６で、各計測周期内に電圧が所定の電圧になった場合にスイッチ１３３をオンとさせる時点を示している。図６に示すように、従来の計測部では、時点Ｔ４より、イオン濃度が急激に上昇し、積分回路１３ａが積分飽和した後も、イオンが当て続けられるため、破綻の波形となり、これ以降の各周期において、積分回路１３ａはリセットされるまでに、正常な動作を行うことができない。一方で、本実施の形態に係る計測部１３では、各計測周期において、電圧が５Ｖになった時点ｔ１〜ｔ６で、スイッチ１３３がオンとされ、コンデンサ１３２に蓄積されている電荷が放電され、計測部１３の計測動作が中止される。該計測周期が終了した時点Ｔ１〜Ｔ６で、スイッチ１３３がオフとされ、積分回路１３ａがリセットされ、次の周期の計測動作が開始する。よって、計測部１３により計測される電圧の波形は破綻することがなく、計測部１３は正常に動作することができる。
【００４６】
周期調整部１５４は、計測部１３により計測された電圧に基づいて、計測周期を調整するようにしてある。図７は計測周期を調整する前後の電圧の波形を示す図である。図７において、左側は調整前の、計測周期が１秒とされる場合の電圧の波形を示しており、右側は調整後の、計測周期が１．７秒と調整される場合の電圧の波形を示している。図７に示すように、調整前には、電圧のダイナミックレンジがフルに使えないので、誤差を生じるおそれがあるが、調整後には、電圧のダイナミックレンジがフルに使えて、誤差の影響が少なくなる。従って、精度よく電位を計測することができる。
【００４７】
容量調整部１５５は、計測部１３により計測された電圧に基づいて、コンデンサ１３２の容量を調整するようにしてある。図８はコンデンサ１３２の容量を調整する前後の電圧の波形を示す図である。図８において、左側は調整前の、コンデンサ１３２の容量が３３ｐＦとされる場合の電圧の波形を示しており、右側は調整後の、コンデンサ１３２の容量を１０ｐＦと調整される場合の電圧の波形を示している。図８に示すように、コンデンサ１３２の容量が下がると、計測部１３の感度が高まるため、電圧のダイナミックレンジがフルに使えるようにする。従って、精度よく電位を計測することができる。
【００４８】
ここで、周期調整部１５４及び容量調整部１５５を組み合わせて使用することが好ましい。また、周期調整部１５４及び容量調整部１５５は、電圧監視部１５２が動作する期間に調整を行わず、予め計測部１３により計測された電圧に基づいて計測周期及び／又はコンデンサの容量を調整し、適当な計測部１３のパラメータを設定しておくことが好ましい。例えば、計測部１３により計測された電圧に基づいてイオン濃度を求め、該イオン濃度が高い場合、コンデンサの容量を増やしたり、計測周期を短くしたりし、イオン濃度が低い場合は逆にすることにより、適当な計測周期及び／又はコンデンサの容量を設定しておき、計測部１３はこのように設定されるパラメータで複数回計測する。
【００４９】
算出部１６は、Ａ／Ｄ変換部１４からのデジタルの電圧に基づいて、イオンの量を算出するようにしてある。図９は計測部１３により計測された電圧の波形の例を示す図である。図９において、ＴＡ、ＴＢは夫々同一周期における二つの時点であり、ＶＡ、ＶＢは夫々時点ＴＡ、ＴＢで計測された電圧である。算出部１６は、下記の数式（１）、（２）から、イオンの量を算出することができる。
ＶＢ−ＶＡ＝Ｉ×（ＴＢ−ＴＡ）／Ｃ （１）
Ｉ＝１．６×１０-19 ×ｎ （２）
ここで、Ｃはコンデンサ１３２の容量であり、Ｉは集電部１２からの電流値であり、ｎはイオンの数量である。なお、誤差による影響を減少させるために、ＴＡ、ＴＢは波形の直線的に変化する部分に対応する時点が好ましい。
【００５０】
表示部１７は、イオン量測定装置１０の外面に装着されており、算出部１６にて算出したイオンの量を数字、風景などで表示するようにしてある。
【００５１】
本発明では、制御部１５は計測部１３により計測された電圧を監視し、該電圧に基づいて積分回路１３ａのコンデンサ１３２と並列に接続されているスイッチ１３３の通断を制御するようにしてある。これにより、積分回路１３ａが積分飽和になると、コンデンサ１３２への充電が中止されるため、積分飽和の状態が長い時間継続することなく、保護用のダイオードが導通されるおそれがない。よって、計測部１３により計測される電圧の波形が破綻することなく、計測部１３を正常に動作させることができる。
【００５２】
また、本発明では、制御部１５は計測部１３により計測された電圧に基づいて、積分回路１３ａでの計測周期又はコンデンサ１３２の容量を調整するようにしてある。これにより、使用環境に応じて計測部１３のパラメータを調整して、イオン量測定装置１０はイオンの量を一層正確に測定することができる。
【００５３】
以上、イオン発生装置１に内蔵されたイオン量測定装置１０について説明したが、イオン量測定装置１０はイオン発生装置１と別になる装置であってもよい。
【００５４】
また、マイナスイオンの量を測定する場合を例として説明したが、例えばＨ+ (Ｈ2 Ｏ)m（ｍは任意の自然数）等のプラスイオンでは、必要に応じて集電部１２の反発電極１２１に印加する電圧の極性等を変更すれば、同様の説明が成立する。
【００５５】
また、計測部１３の計測動作を中止する手段として、コンデンサ１３２と並列に接続されているスイッチ１３３をオンとさせてコンデンサ１３２を放電させる例を挙げたが、これに限らず、計測部１３（積分回路１３ａ）と集電部１２との接続を遮断するようにしてもよい。
【００５６】
要するに、本実施の形態は例示であって、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、上記した意味ではなく、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及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。
【符号の説明】
【００５７】
１ イオン発生装置
２ ＡＣ／ＤＣ変換回路
３ 高電圧発生回路
４ イオン発生素子
５ ファン
１０ イオン量測定装置
１２ 集電部
１２１ 反発電極
１２２ 集電電極
１３ 計測部
１３ａ 積分回路
１４ Ａ／Ｄ変換部
１３１ オペアンプ
１３２ コンデンサ
１３３ スイッチ
１３４、１３５ ダイオード
１５ 制御部
１６ 算出部
１７ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中のイオンの量を測定するイオン量測定装置及びイオン量測定方法、並びにこのイオン量測定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二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二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、又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、空気中のプラスイオン及びマイナスイオンが所望の数量又は濃度等（以降の説明において、「イオンの量」と言う）に達した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の量を測定してユーザに提示するイオン量測定装置を、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、プラスイオンとマイナスイオンとの両方を測定するイオン測定器が開示されている。このイオン測定器は、電荷反発板に一定の電圧を印加し、電荷反発板に反発されたプラスイオン又はマイナスイオンを電荷集電板で収集し、電荷集電板の電荷を測定し、プラス若しくはマイナスのイオン数量として演算処理することで、電荷集電板における電荷からプラスイオンの数量とマイナスイオンの数量とを自動的に算出する。
【０００６】
電荷集電板の電荷の測定には、超高抵抗を用いた微弱電流増幅回路又はコンデンサチャージの積分回路を有する計測部がよく使われている。積分回路を使用して電荷集電板の電荷を測定する場合、積分回路の入力端子を保護するために、電荷集電板と積分回路の入力端子との間に保護回路を設けることは通常である。図１０は従来の計測部１３０の保護回路の構成例を示す回路図である。計測部１３０には、電圧＋５ＶとＧＮＤとの間に静電気保護用のダイオード１３４、１３５が接続してあり、電荷集電板の出力側がダイオード１３４、１３５の間に接続し、さらに積分回路のオペアンプの入力端子に接続してある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１４６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記計測部１３０では、イオン濃度が急激に上昇した場合、積分回路が瞬時に積分飽和してしまい、この状態を続けると入力端子の同相モードレベルがＧＮＤレベルを下回って、保護用のダイオードが導通されるおそれがある。よって、積分回路により計測される電圧の波形が破綻となり、積分回路が正常に動作することはできない。つまり、従来の積分回路には、イオン濃度の急激な変化によりイオンの量の測定の精度に大きな影響を与え、イオンの量の測定が不正確になるという課題があった。
【０００９】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、イオン量測定期間のイオン濃度の急激な変化による影響を減少させ、イオンの量を高精度に測定することが可能なイオン量測定装置、イオン量測定方法及び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】
【００１０】
本発明に係るイオン量測定装置は、空気中のイオンを収集するイオン収集手段と、コンデンサを含み、前記イオン収集手段の電位を計測する積分回路と、所定の時間ごとに前記コンデンサを放電し、前記積分回路による計測を再開する制御手段とを有し、前記積分回路による計測結果に基づいてイオンの量を測定するイオン量測定装置において、前記制御手段は、前記積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった場合に、前記積分回路による計測を中止させるようにしてあることを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、イオン収集手段は空気中のイオンを収集する。積分回路はコンデンサを含み、前記イオン収集手段の電位を計測する。イオン量測定装置は積分回路による電位の計測結果に基づいてイオンの量を測定する。制御手段は、所定の時間ごとに前記コンデンサを放電し、前記積分回路による計測を再開し、前記積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった場合に、前記積分回路による計測を中止させる。
【００１２】
本発明に係るイオン量測定装置は、前記制御手段は、前記積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった時点で、前記コンデンサを放電させるようにしてあることを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、制御手段は、前記積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった時点で、前記コンデンサを放電させる。
【００１４】
本発明に係るイオン量測定装置は、前記制御手段は、前記積分回路による計測結果に基づいて、前記所定の時間を調整するようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、制御手段は、前記積分回路による計測結果に基づいて、前記所定の時間を調整する。
【００１６】
本発明に係るイオン量測定装置は、前記コンデンサは容量可変のコンデンサであり、前記制御手段は、前記積分回路による計測結果に基づいて、前記コンデンサの容量を調整するようにしてあることを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、コンデンサは容量可変のコンデンサであり、制御手段は、積分回路による計測結果に基づいて、コンデンサの容量を調整する。
【００１８】
本発明に係るイオン発生装置は、イオンを発生するイオン発生手段と、前記イオン量測定装置とを有し、前記イオン発生手段が発生したイオンの量を前記イオン量測定装置により測定するようにしてある。
【００１９】
本発明においては、イオン発生装置は、イオンを発生するイオン発生手段と、前記イオン量測定装置とを有し、イオン発生手段が発生したイオンの量を前記イオン量測定装置により測定する。
【００２０】
本発明に係るイオン量測定方法は、イオン収集手段にて空気中のイオンを収集し、コンデンサを含む積分回路にて該イオン収集手段の電位を計測し、所定の時間ごとに前記コンデンサを放電し、前記積分回路による計測を再開し、前記積分回路による計測結果に基づいてイオンの量を測定するイオン量測定方法において、前記積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった場合に、前記積分回路による計測を中止させることを特徴とする。
【００２１】
本発明においては、イオン収集手段にて空気中のイオンを収集する。コンデンサを含む積分回路にてイオン収集手段の電位を計測する。積分回路による計測結果に基づいてイオンの量を測定する。所定の時間ごとに前記コンデンサを放電し、前記積分回路による計測を再開し、積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった場合に、前記積分回路による計測を中止させる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、積分回路により計測された電位が所定の電位以上になった場合に、積分回路による計測を中止することにより、イオン濃度が急激に上昇した場合でも、積分回路が正常に動作することができる。よって、イオン濃度の急激な変化による影響を減少させ、高精度にイオンの量を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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】本発明に係るイオン量測定装置の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る計測部の積分回路の構成例を示す回路図である。
【図４】本発明に係る制御部の要部構成を示すブロック図である。
【図５】制御部のスイッチ制御動作の手順を示すフローチャートである。
【図６】計測部により計測された電圧の波形を示す概念図である
【図７】計測周期を調整する前後の電圧の波形を示す図である。
【図８】コンデンサの容量を調整する前後の電圧の波形を示す図である。
【図９】計測部により計測された電圧の波形の例を示す図である。
【図１０】従来の計測部の保護回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００２５】
（実施の形態）
図１は、本発明に係るイオン発生装置１の構成を示すブロック図である。同図において、イオン発生装置１はイオンを発生して空気中に送出するものであり、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、イオン発生素子４にて発生したイオンを送出するファン５と、イオン発生素子４にて発生したイオンの量を測定するイオン量測定装置１０とを備えている。
【００２６】
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。
【００２７】
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大きさを調整することができる。
【００２８】
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。
【００２９】
ファン５は空気の流れを生じるためのものである。図１には、ファン５にて生じる空気の流れが白抜きの矢印にて図示してある。空気の流れによって、イオン発生素子４にて発生したイオンは、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。
【００３０】
イオン量測定装置１０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より下流側に設けてある。イオン発生装置１は、イオン量測定装置１０にて測定したイオンの量を、図示しない表示装置等にてユーザに提示したり、図示しない制御部等にフィードバックしてイオンの発生量を制御したりするようにしてある。
【００３１】
次に、本発明に係るイオン量測定装置１０を図面に基づいて具体的に説明する。
【００３２】
図２は、本発明に係るイオン量測定装置１０の要部構成を示すブロック図である。イオン量測定装置１０は、反発電極１２１及び集電電極１２２にて空気中のイオンの電荷を収集する集電部１２と、集電電極１２２の電位を計測する計測部１３と、計測部１３にて計測したアナログの電圧をデジタルの電圧に変換するＡ／Ｄ変換部１４と、Ａ／Ｄ変換部１４により出力されるデジタルの電圧に基づいて計測部１３の計測動作を制御する制御部１５と、Ａ／Ｄ変換部１４により出力されるデジタルの電圧に基づいてイオンの量を算出する算出部１６と、算出したイオンの量を表示する表示部１７とを有する。
【００３３】
集電部１２は、空気中のマイナスイオンを反発させる反発電極１２１と、反発されたイオンを収集する集電電極１２２とを有し、反発電極１２１及び集電電極１２２は、例えば、一定の間隔で相対して配置されている板状の電極であり、ファン５から流れる空気に接触しやすい位置に配設してある。反発電極１２１と集電電極１２２との形状については、特に限定せず、集電電極１２２を平板状、筒状、又は線状に設計し、反発電極１２１を集電電極１２２を取り囲む筒状に設計してもよい。また、反発電極１２１を設置しない場合もあり、設置スペース等の状況により使い分ける。
【００３４】
反発電極１２１は、測定すべきイオンの種類に応じて、図示しない給電部によって正電位／負電位が印加される。本実施の形態では、反発電極１２１には負電位が印加されているため、反発電極１２１と集電電極１２２との間に存在しているマイナスイオンは、反発電極１２１で跳ね返されて集電電極１２２にぶつかって収集される。
【００３５】
計測部１３は、積分回路１３ａ（図３を参照）を有し、集電部１２の集電電極１２２に接続されており、集電電極１２２の電位を計測して電圧信号として出力するようにしてある。図３は本発明に係る計測部１３の積分回路１３ａの構成例を示す回路図である。図３に示すように、計測部１３は、破線に囲まれている積分回路１３ａを用いて集電電極１２２の電位を計測するようにしてある。集電電極１２２の電位は、例えば接地電位に対する電圧値として計測される。図３において、説明の便宜上、計測部１３の保護回路等を省略し、オペアンプの接続を簡素化して記載しており、差動増幅回路を用いる場合もある。
【００３６】
積分回路１３ａはオペアンプ１３１と、容量可変のコンデンサ１３２と、スイッチ１３３とを含んでいる。オペアンプ１３１は、反転入力端子が集電電極１２２に接続するとともにコンデンサ１３２を介して出力端子に接続し、非反転入力端子が接地してある。スイッチ１３３はコンデンサ１３２に並列に接続してある。
【００３７】
イオンの量を測定する場合、スイッチ１３３がオフとされ、集電電極１２２に収集されたマイナスイオンの電荷がコンデンサ１３２蓄積される。収集されたイオンの量に比例したアナログの電圧信号がオペアンプ１３１の出力端子から出力され、一定の時間を経て、スイッチ１３３がオンとされ、コンデンサ１３２に蓄積している電荷が放電され、１周期の計測が終わり、次の計測周期に入る。イオン量測定装置１０では、後述する算出部１６にて、計測部１３による電位計測結果に基づいて、イオンの量を算出する。ここで、電位計測は複数の周期分の計測を実施してその平均値を取ることが好ましい。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換部１４は、計測部１３に接続されており、計測部１３から出力されるアナログの電圧をデジタルの電圧に変換するようにしてある。Ａ／Ｄ変換部１４により出力されるデジタルの電圧が制御部１５と算出部１６とに入力される。
【００３９】
制御部１５は、入力側がＡ／Ｄ変換部１４に、出力側が計測部１３に接続されており、計測部１３におけるスイッチ１３３のオン／オフ、コンデンサ１３２の容量の調整及び計測周期の調整などを制御するようにしてある。図４は本発明に係る制御部１５の要部構成を示すブロック図である。図４に示すように、制御部１５は、ＣＰＵ１５０と、タイマ１５１と、電圧監視部１５２と、スイッチ通断部１５３と、周期調整部１５４と、容量調整部１５５とを有する。
【００４０】
ＣＰＵ１５０は、バスＮを介して制御部１５全体の動作の制御を行うものである。タイマ１５１は、計測部１３の計測時間を計時するものである。電圧監視部１５２は、Ａ／Ｄ変換部１４からのデジタルの電圧を監視するものであり、該デジタルの電圧を所定の電圧と比較し、該デジタルの電圧が所定の電圧以上になった場合、その旨をＣＰＵ１５０に通知するようにしてある。ここで、所定の電圧は、必要に応じて設定するものであり、本実施の形態では、所定の電圧が積分回路１３ａの飽和電圧とされる場合について説明する。スイッチ通断部１５３は、ＣＰＵ１５０の指示に応じて、計測部１３におけるスイッチ１３３をオン／オフとするものである。
【００４１】
図５は制御部１５のスイッチ制御動作の手順を示すフローチャートである。ここでは、計測周期が１秒、積分回路の飽和電圧が５Ｖである場合を例として説明する。図５に示すように、積分回路１３ａにおけるスイッチ１３３がオフとされ、積分回路が計測開始の状態になると、ＣＰＵ１５０はタイマ１５１に計時を開始させる（ステップＳ４１）。
【００４２】
ＣＰＵ１５０は、Ａ／Ｄ変換部１４からの電圧が５Ｖ以上となったか否かを電圧監視部１５２での監視結果に基づいて判定する（ステップＳ４２）。Ａ／Ｄ変換部１４からの電圧が５Ｖ以上となっていないと判定した場合（ステップＳ４２：ＮＯ）、ＣＰＵ１５０は処理をステップＳ４４に進める。Ａ／Ｄ変換部１４からの電圧が５Ｖ以上となったと判定した場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５０はスイッチ通断部１５３にスイッチオンを指示する。スイッチ通断部１５３はＣＰＵ１５０の指示に応じて、計測部１３のスイッチ１３３をオンとして、計測動作を中止させる（ステップＳ４３）。
【００４３】
ＣＰＵ１５０はタイマ１５１にて計時される時間が１秒に達したか否かを判定する（ステップＳ４４）。計時される時間が１秒に達していないと判定した場合（ステップＳ４４：ＮＯ）、ＣＰＵ１５０は処理をステップＳ４６に進める。ＣＰＵ１５０は、計時される時間が１秒に達したと判定した場合（ステップＳ４４：ＹＥＳ）、スイッチ通断部１５３に積分回路のリセットを指示する。スイッチ通断部１５３はＣＰＵ１５０の指示に応じて、スイッチ１３３のオン／オフを制御して、積分回路１３ａを計測開始の状態にリセットし、計測を再開する（ステップＳ４５）。ここで、スイッチ１３３のオン／オフの制御は、積分回路１３ａを計測開始の状態にリセットする制御であれば、特に限定しない。例えば、スイッチ通断部１５３は、スイッチ１３３がオンとされている場合、スイッチ１３３をオフとさせ、スイッチ１３３がオフとされている場合、スイッチ１３３をオンとさせてからオフとさせることにより、積分回路１３ａを計測開始の状態にリセットし、電位計測を再開する。
【００４４】
ＣＰＵ１５０は、停止指示を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ４６）。停止指示を受け付けていないと判定した場合（ステップＳ４６：ＮＯ）、処理をステップＳ４２に戻す。停止指示を受け付けたと判定した場合（ステップＳ４６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５０は処理を終了する。
【００４５】
図６は計測部１３により計測された電圧の波形を示す概念図である。図６において、実線で本発明の制御部１５のスイッチ制御動作における電圧の波形を示し、破線で従来のスイッチ制御機能無しの計測部による電圧の波形を示している。また、図６の上部のＴ１〜Ｔ６で、計測周期が終了した場合に積分回路１３ａをリセットする時点を示し、下部のｔ１〜ｔ６で、各計測周期内に電圧が所定の電圧になった場合にスイッチ１３３をオンとさせる時点を示している。図６に示すように、従来の計測部では、時点Ｔ４より、イオン濃度が急激に上昇し、積分回路１３ａが積分飽和した後も、イオンが当て続けられるため、破綻の波形となり、これ以降の各周期において、積分回路１３ａはリセットされるまでに、正常な動作を行うことができない。一方で、本実施の形態に係る計測部１３では、各計測周期において、電圧が５Ｖになった時点ｔ１〜ｔ６で、スイッチ１３３がオンとされ、コンデンサ１３２に蓄積されている電荷が放電され、計測部１３の計測動作が中止される。該計測周期が終了した時点Ｔ１〜Ｔ６で、スイッチ１３３がオフとされ、積分回路１３ａがリセットされ、次の周期の計測動作が開始する。よって、計測部１３により計測される電圧の波形は破綻することがなく、計測部１３は正常に動作することができる。
【００４６】
周期調整部１５４は、計測部１３により計測された電圧に基づいて、計測周期を調整するようにしてある。図７は計測周期を調整する前後の電圧の波形を示す図である。図７において、左側は調整前の、計測周期が１秒とされる場合の電圧の波形を示しており、右側は調整後の、計測周期が１．７秒と調整される場合の電圧の波形を示している。図７に示すように、調整前には、電圧のダイナミックレンジがフルに使えないので、誤差を生じるおそれがあるが、調整後には、電圧のダイナミックレンジがフルに使えて、誤差の影響が少なくなる。従って、精度よく電位を計測することができる。
【００４７】
容量調整部１５５は、計測部１３により計測された電圧に基づいて、コンデンサ１３２の容量を調整するようにしてある。図８はコンデンサ１３２の容量を調整する前後の電圧の波形を示す図である。図８において、左側は調整前の、コンデンサ１３２の容量が３３ｐＦとされる場合の電圧の波形を示しており、右側は調整後の、コンデンサ１３２の容量を１０ｐＦと調整される場合の電圧の波形を示している。図８に示すように、コンデンサ１３２の容量が下がると、計測部１３の感度が高まるため、電圧のダイナミックレンジがフルに使えるようにする。従って、精度よく電位を計測することができる。
【００４８】
ここで、周期調整部１５４及び容量調整部１５５を組み合わせて使用することが好ましい。また、周期調整部１５４及び容量調整部１５５は、電圧監視部１５２が動作する期間に調整を行わず、予め計測部１３により計測された電圧に基づいて計測周期及び／又はコンデンサの容量を調整し、適当な計測部１３のパラメータを設定しておくことが好ましい。例えば、計測部１３により計測された電圧に基づいてイオン濃度を求め、該イオン濃度が高い場合、コンデンサの容量を増やしたり、計測周期を短くしたりし、イオン濃度が低い場合は逆にすることにより、適当な計測周期及び／又はコンデンサの容量を設定しておき、計測部１３はこのように設定されるパラメータで複数回計測する。
【００４９】
算出部１６は、Ａ／Ｄ変換部１４からのデジタルの電圧に基づいて、イオンの量を算出するようにしてある。図９は計測部１３により計測された電圧の波形の例を示す図である。図９において、ＴＡ、ＴＢは夫々同一周期における二つの時点であり、ＶＡ、ＶＢは夫々時点ＴＡ、ＴＢで計測された電圧である。算出部１６は、下記の数式（１）、（２）から、イオンの量を算出することができる。
ＶＢ−ＶＡ＝Ｉ×（ＴＢ−ＴＡ）／Ｃ （１）
Ｉ＝１．６×１０-19 ×ｎ （２）
ここで、Ｃはコンデンサ１３２の容量であり、Ｉは集電部１２からの電流値であり、ｎはイオンの数量である。なお、誤差による影響を減少させるために、ＴＡ、ＴＢは波形の直線的に変化する部分に対応する時点が好ましい。
【００５０】
表示部１７は、イオン量測定装置１０の外面に装着されており、算出部１６にて算出したイオンの量を数字、風景などで表示するようにしてある。
【００５１】
本発明では、制御部１５は計測部１３により計測された電圧を監視し、該電圧に基づいて積分回路１３ａのコンデンサ１３２と並列に接続されているスイッチ１３３の通断を制御するようにしてある。これにより、積分回路１３ａが積分飽和になると、コンデンサ１３２への充電が中止されるため、積分飽和の状態が長い時間継続することなく、保護用のダイオードが導通されるおそれがない。よって、計測部１３により計測される電圧の波形が破綻することなく、計測部１３を正常に動作させることができる。
【００５２】
また、本発明では、制御部１５は計測部１３により計測された電圧に基づいて、積分回路１３ａでの計測周期又はコンデンサ１３２の容量を調整するようにしてある。これにより、使用環境に応じて計測部１３のパラメータを調整して、イオン量測定装置１０はイオンの量を一層正確に測定することができる。
【００５３】
以上、イオン発生装置１に内蔵されたイオン量測定装置１０について説明したが、イオン量測定装置１０はイオン発生装置１と別になる装置であってもよい。
【００５４】
また、マイナスイオンの量を測定する場合を例として説明したが、例えばＨ+ (Ｈ2 Ｏ)m（ｍは任意の自然数）等のプラスイオンでは、必要に応じて集電部１２の反発電極１２１に印加する電圧の極性等を変更すれば、同様の説明が成立する。
【００５５】
また、計測部１３の計測動作を中止する手段として、コンデンサ１３２と並列に接続されているスイッチ１３３をオンとさせてコンデンサ１３２を放電させる例を挙げたが、これに限らず、計測部１３（積分回路１３ａ）と集電部１２との接続を遮断するようにしてもよい。
【００５６】
要するに、本実施の形態は例示であって、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、上記した意味ではなく、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及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。
【符号の説明】
【００５７】
１ イオン発生装置
２ ＡＣ／ＤＣ変換回路
３ 高電圧発生回路
４ イオン発生素子
５ ファン
１０ イオン量測定装置
１２ 集電部
１２１ 反発電極
１２２ 集電電極
１３ 計測部
１３ａ 積分回路
１４ Ａ／Ｄ変換部
１３１ オペアンプ
１３２ コンデンサ
１３３ スイッチ
１３４、１３５ ダイオード
１５ 制御部
１６ 算出部
１７ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中のイオンを収集するイオン収集手段と、コンデンサを含み、前記イオン収集手段の電位を計測する積分回路と、所定の時間ごとに前記コンデンサを放電し、前記積分回路による計測を再開する制御手段とを有し、前記積分回路による計測結果に基づいてイオンの量を測定するイオン量測定装置において、
前記制御手段は、前記積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった場合に、前記積分回路による計測を中止させるようにしてあることを特徴とするイオン量測定装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった時点で、前記コンデンサを放電させるようにしてあることを特徴とする請求項１に記載のイオン量測定装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記積分回路による計測結果に基づいて、前記所定の時間を調整するようにしてあることを特徴とする請求項１又は２に記載のイオン量測定装置。
【請求項４】
前記コンデンサは容量可変のコンデンサであり、
前記制御手段は、前記積分回路による計測結果に基づいて、前記コンデンサの容量を調整するようにしてあることを特徴とする請求項１又は２に記載のイオン量測定装置。
【請求項５】
イオンを発生するイオン発生手段と、
請求項１から請求項４の何れか一つに記載のイオン量測定装置と
を有し、
前記イオン発生手段が発生したイオンの量を前記イオン量測定装置により測定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６】
イオン収集手段にて空気中のイオンを収集し、コンデンサを含む積分回路にて該イオン収集手段の電位を計測し、所定の時間ごとに前記コンデンサを放電し、前記積分回路による計測を再開し、前記積分回路による計測結果に基づいてイオンの量を測定するイオン量測定方法において、
前記積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった場合に、前記積分回路による計測を中止させることを特徴とするイオン量測定方法。
【請求項１】
空気中のイオンを収集するイオン収集手段と、コンデンサを含み、前記イオン収集手段の電位を計測する積分回路と、所定の時間ごとに前記コンデンサを放電し、前記積分回路による計測を再開する制御手段とを有し、前記積分回路による計測結果に基づいてイオンの量を測定するイオン量測定装置において、
前記制御手段は、前記積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった場合に、前記積分回路による計測を中止させるようにしてあることを特徴とするイオン量測定装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった時点で、前記コンデンサを放電させるようにしてあることを特徴とする請求項１に記載のイオン量測定装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記積分回路による計測結果に基づいて、前記所定の時間を調整するようにしてあることを特徴とする請求項１又は２に記載のイオン量測定装置。
【請求項４】
前記コンデンサは容量可変のコンデンサであり、
前記制御手段は、前記積分回路による計測結果に基づいて、前記コンデンサの容量を調整するようにしてあることを特徴とする請求項１又は２に記載のイオン量測定装置。
【請求項５】
イオンを発生するイオン発生手段と、
請求項１から請求項４の何れか一つに記載のイオン量測定装置と
を有し、
前記イオン発生手段が発生したイオンの量を前記イオン量測定装置により測定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６】
イオン収集手段にて空気中のイオンを収集し、コンデンサを含む積分回路にて該イオン収集手段の電位を計測し、所定の時間ごとに前記コンデンサを放電し、前記積分回路による計測を再開し、前記積分回路による計測結果に基づいてイオンの量を測定するイオン量測定方法において、
前記積分回路により計測された電位が所定の電位以上となった場合に、前記積分回路による計測を中止させることを特徴とするイオン量測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２４２２２０（Ｐ２０１２−２４２２２０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１１７００（Ｐ２０１１−１１１７００）
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【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２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]