空気二極イオン化方法及び対応する空気二極イオン化回路
本発明は、空気のイオン化が、陽イオンの発生を制限するように制御されることにより、陽イオンと陰イオンとの間の所定の比率が得られる、方法および回路に関する。より具体的には、本方法は、イオン化電圧の正成分の減衰または低減により、陽イオンの発生の制限を得ることを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二極イオン化方法及び空気の二極イオン化回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、空気の質、特に空気循環の殆どない閉環境内における空気の質は、煙、バクテリア、ガス、花粉、および、印刷機、コピー機、食料保管装置等の家庭用機器またはオフィス用設備により放出される他の揮発性有機物等の、微粒子の蓄積によって低下する傾向がある。このような物質は、それらに伴う臭気によってだけでなく、さらに判明しているヒトに対する有害な効果によっても、環境をより不快なものにする。
【０００３】
微粒子フィルタ内に前述の物質を捕捉することからなる、空気を純化するためのデバイスおよび方法が知られている。
【０００４】
しかし、このようなデバイスおよび方法は、不純物がフィルタ内に蓄積されるにつれて低下する空気純化能力の漸次的かつ急速な悪化を被るという重大な欠点、ならびに小サイズの微粒子を捕捉することが実質的に不可能であるという重大な欠点を有する。
【０００５】
また、微粒子を捕捉する代わりに、特に、微粒子を無公害分子に凝集させることによって、微粒子をヒトにとって無害な要素に変形させる空気イオン化デバイスおよび空気イオン化技術も知られている。このようなデバイスは、小サイズの微粒子にも作用し、また、劣化を被るフィルタを使用しないことから実質的に無限の時間量にわたり持続するため、上記のフィルタよりも好ましい。さらに、これらのデバイスは、中断のない１００００時間の動作おきに予測される通常のメンテナンスを要するのみである。
【０００６】
実際には、イオン化の方法は、各原子軌道から電子を離脱させるまで、空気中に存在する原子または分子を電気的に励起することからなる。カチオンまたは陽イオンとして通常知られる電子が取り除かれた原子は、正電荷を有する。さらに、離脱した電子は、空気中に存在する他の原子または分子と衝突し、それらの原子または分子に負電荷を帯びさせ、いわゆるアニオンすなわち陰イオンを形成する。
【０００７】
したがって、イオン化は、微粒子の原子または分子を、ヒトに対して無害なアニオンまたはカチオンへと転化させることに基づく。実際に、電子が取り去られた原子は、不安定であり平衡状態を求め、このことが新たな衝突および凝集をもたらす。
【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、多くの環境では、例えば、モニタ、印刷機等のオフィス設備により、または一般的に使用される家庭用機器により生成される陽イオンが既に豊富に存在しており、イオン化を介してカチオン及びアニオンをさらに導入することにより、一方においては、陰イオンの導入という有益な効果が得られるが、他方においては、陽イオン数をさらに増加させるという欠点が生じ、例えば、鬱、不安感、もしくは頭痛の徴候を引き起こす恐れある、ヒトに対して望ましくない有害な効果が生ずる。
【０００９】
本発明の基礎を成す課題は、陽イオンまたは陰イオンの濃度を過度に上昇させることなく、空気をイオン化することが可能な方法及びデバイスを提供することにより、先行技術のイオン化システム及びイオン化方法が依然として直面している限界及び欠点を実質的に解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の基礎にある解決手段の考え方は、所定の比率で陽イオンおよび陰イオンを生成して、一方においては、環境内に存在する微粒子を陽イオンおよび陰イオンの形のヒトに対して無害な物質へと転化するのを可能にし、他方においては、陽イオンおよび陰イオンのヒトにより優しい濃度を確立することを可能にする、二極イオン化回路および関連する方法を発明することである。
【００１１】
特に、出願人は、既知のイオン化プロセスにおいては、陰イオンについては数秒の平均寿命であるのに対して、陽イオンの平均寿命が比較的長く数分に達し得るということにも起因して、イオン化される環境内に存在する陽イオンの濃度が、陰イオンの濃度よりも実質的に高くなることを見いだした。したがって、本発明の一態様によれば、空気のイオン化は、陰イオンに対して限定された量の陽イオンを生成するように制御され、所定の比率により、環境内の陽イオンおよび陰イオンの濃度を均衡させて、陽イオンのより長い寿命を補償するだけでなく、印刷機、ファクシミリ機等のオフィス設備による環境内へのそれらの導入を補償することが可能となる。
【００１２】
イオン化は、適切な強度の電界を空気流に通過させることにより得られる。空気流は、電界を生成し、空気のイオン化を引き起こす少なくとも１つのイオナイザをかすめ通る。電気的に中性の空気の分子は、正または負の電荷を有する２つ以上の部分（イオン）に分離される。この解離は、エネルギーを加えることにより生じる。好ましくは、本発明によれば、イオン化は、適切な電界の生成によって引き起こされる。
【００１３】
上述した解決手段の考え方によれば、技術的な課題は、空気のイオン化が陽イオンの生成を制限するように制御して、陽イオンと陰イオンとの間の所定の比率が得られる方法によって解決される。
【００１４】
本発明のこの方法の第１の態様によれば、当該方法は、イオン化電圧の正成分を減衰または低減させることにより、陽イオンの生成の前述の制限を達成するステップを含む。
【００１５】
特に、当該方法は、イオン化回路に電圧を供給するステップと、このような電圧を上昇させるステップと、当該電圧の所定の正の値を低減させて、陽イオンの生成を減少させるステップとを含む。
【００１６】
かかる方法の一実施形態においては、当該電圧は、時間に対する交流電圧値の正半波と関連づけられ、当該正半波は、それに関連づけられたＲＭＳ値が電圧値の負半波に関連づけられるＲＭＳ値よりも低い出力をもたらすように低減される。特に、正半波は負半波と比較して、同一の振幅を有するが高さが低くなる。
【００１７】
当該方法の別の実施形態においては、当該電圧は、電圧値の負半波よりも低い振幅および高さを有する交流電圧値の正半波に関連づけられる。また、この場合にも、正半波に関連づけられるＲＭＳ値は、前述の電圧値の負半波に関連づけられるＲＭＳ値よりも低い出力をもたらす。その結果、電圧の正の部分により移送されるエネルギーは、電圧の負の部分により移送されるエネルギーよりも低くなる。特に、電圧は、ゼロに対して対称的または非対称的であり、異なる波形を有することが可能である。好ましくは、電圧は、実質的に正弦波曲線の傾向を示す。
【００１８】
前述の実施形態のうちの特定のものにおいては、正の電圧値が、第２の回路部分により負の電圧値が整流される直流電圧値の絶対値（ｍｏｄｕｌｅ）よりも低い第１の直流電圧値において、第１の回路部分により整流される。前記第１の回路部分および第２の回路部分は、陽イオンおよび陰イオンのそれぞれを放出するための少なくとも１つの正電極および負電極の上流に配置された受動素子を備える。
【００１９】
本発明の前述の態様によれば、正半波のＲＭＳ値の減衰は、例えば以下の方式のうちの１つにおいて達成することが可能である。第１の方式では、時間に対する電圧の関数Ｖ（ｔ）が、ゼロに対して非対称、すなわち、正半波のピーク値が、負半波のピーク値よりも（絶対値として）低い。例えば、関数Ｖ（ｔ）は、ゼロの線に対して、そして負の値の方向に変位されたほぼ正弦波形状である。第２の方式においては、ゼロに対して対称である電圧Ｖ（ｔ）が、正のピーク値の平滑化を伴いつつ、正半波の減衰を受ける。電圧信号の正半波の減衰により正電圧のＲＭＳ値を低下させることが可能である。この減衰は、例えば、１つまたは複数の抵抗および１つまたは複数のダイオードなどの、例えば前述の受動構成要素により得ることが可能である。
【００２０】
既述のように、空気のイオン化は、電界の生成により誘起される。特に、やはり本発明のこの態様によれば、電界は、実質的に交流の傾向を経時的に示し、正半波のＲＭＳ電圧値は、負半波のＲＭＳ電圧値よりも低い。このようにして、陽イオンの生成が制限されることにより、陽イオンと陰イオンとの間における前述の均衡効果が得られる。実際に、出願人は、陽イオンの生成と正電圧値との間に相関があることと、正の電圧値を低下させることにより陽イオンの生成を低減させることが可能であることを発見した。
【００２１】
本発明の方法の別の態様によれば、陽イオンの生成の制限は、インパルスタイプの給電回路に接続された一次巻線と、イオン化デバイスの少なくとも１つの電極に接続された二次巻線とを有する、高電圧ゲート変圧器によりイオン化ユニットに給電することによって、達成される。この場合には、変圧器に給電するためのスイッチが存在し、このスイッチの開は、変圧器の二次巻線からイオン化デバイス２４へのエネルギーの送給を決定する電圧曲線の前縁（ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ）の生成に、したがって陽イオンの制限された生成を伴う実際のイオン化プロセスに対応する。
【００２２】
本発明の基礎にある解決手段の考え方によれば、技術的課題は、空気のイオン化が陽イオンの発生を制限するように制御されることにより、陽イオンと陰イオンとの間の所定の比率が得られる、イオン化回路によっても解決される。
【００２３】
本発明の一態様によれば、当該回路は、電源と、陽イオンの生成に応じた電流の電圧の所定の値を低下させるためのフィルタとを備える。
【００２４】
このイオン化回路は、ニードルまたはチューブを有するイオン化ユニットを備えるデバイスに組み込むことが可能である。
【００２５】
特に、電圧の正の値を低下させるためのフィルタは、電圧低減装置（ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｄｕｃｅｒ）や抵抗のような受動構成要素などの既知の回路素子によって構成することが可能である。回路およびフィルタの他の特徴は、ニードルを有するイオン化ユニットおよびチューブを有するイオン化ユニットの両方を参照として、以下の説明において示す。
【００２６】
好ましくは、本発明のこの態様によれば、当該フィルタは、電流の電圧の正の値を漸進的に低減させ、陽イオンの生成の比例して低減させるように調節可能である。有利には、この調節可能なフィルタにより、例えば１：４の好ましい値から、陰イオンの濃度が既にそれ自体低い環境においては好ましい１：３の値、すなわち約３／９の陽イオンおよび６／９の陰イオンへと比率を変更することが可能となる。
【００２７】
本発明の別の態様によれば、イオン化回路は、イオン化ユニットの電源との間のある特定の接続によりイオンの生成の制限を行い、この接続は、インパルスタイプの給電回路に接続された一次巻線と、イオン化ユニットの少なくとも１つの電極に接続された二次巻線とを有する高電圧ゲート変圧器との間で行われる。好ましくは、変圧器の一次巻線は、例えばＭＯＳ−ＦＥＴなどの少なくとも１つの電子スイッチによりアースに接続される。このようにすることで、前記スイッチを閉じることにより、変圧器の一次巻線中に電流が誘起され、スイッチを開くことにより、二次巻線中に電流のインパルスを引き起こし、イオン化ユニットへエネルギーが移動される。スイッチは、発振器により生成される方形波信号により制御することが可能である。
【００２８】
スイッチを開くことは、さらに詳細には、電流の１インパルスの、したがってエネルギーの、変圧器の二次巻線への移動に相当し、二次巻線への移動はイオン化デバイスへの移動を伴う。イオン化プロセスは、実質的に前記インパルスの前縁の間に生じる。本発明の一態様によれば、スイッチの開閉頻度は、２つのインパルス間の期間が、スイッチの閉時間中に一次巻線中を電流が通過することから得られるエネルギーを二次巻線に移送するために必要な期間に実質的に等しくなるようなものである。出願人は、このようにすることで、イオンの生成が大部分は陰イオンの生成となり、所望の制御された二極イオン化効果が得られることを発見した。
【００２９】
本発明の保護範囲を限定するものではないが、上述の方法および回路により実現される陽イオンと陰イオンとの間の所定の比率は、約１：４に、すなわち陽イオンが２／１０、陰イオンが８／１０になる。この比率は、例えばいくつかの治療環境においては好ましい陽イオンが１／１０、陰イオンが９／１０という比率などに調節することが可能である。
【００３０】
添付図面を参照して、例ではあるが限定することを目的とせずに提示される本発明の実施形態から、本発明によるイオン化回路および関連するイオン化方法のさらなる技術的特徴および利点が明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１ａ】本発明によるイオン化回路を示す図である。
【図１ｂ】図１ａの回路に対する入力における、時間に沿った電流の電圧のグラフである。
【図１ｃ】図１ａのニードルを有するイオン化素子に対する入力における、時間に沿った電流の電圧のグラフである。
【図２ａ】本発明によるイオン化回路の変形形態を示す図である。
【図２ｂ】図２ａの回路に対する入力における、時間に沿った電流の電圧のグラフである。
【図２ｃ】図２ａのチューブを有するイオン化要素に対する入力における、時間に沿った電流の電圧のグラフである。
【図２ｄ】異なるグラフにより、図２ａの電流の電圧を表したものである。
【図３ａ】本発明によるイオン化回路の別の実施形態を示す図である。
【図３ｂ】図３ａの回路に対する入力における、時間に沿った電流の電圧のグラフである。
【図３ｃ】図３ａのチューブを有するイオン化素子に対する入力における、時間に沿った電流の電圧のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１ａを参照すると、陽イオンを放出するための第１の電極３ｃおよび陰イオンを放出するための第２の電極４ｃを備える本発明によるイオン化回路１が、概略的に示されている。好ましくは、第１の電極および第２の電極は、電流の電圧を受容するように構成されたニードルを有するイオン化ユニット５に組み込まれる。
【００３３】
回路１においては、例えば周波数５０Ｈｚ、２２０ＶＡＣなどの交流電圧電源２が、当該電流の電圧を上昇させるＨＶＧ変圧器に接続されている。好ましくは、ＨＶＧ変圧器は、入力における電流の交流電圧、例えば５０Ｈｚの２２０Ｖ、を電圧約８００Ｖまで上昇させるフェライトから作製される。特に、ＨＶＧ変圧器からの出力が、可変抵抗６に接続され、次いでこの可変抵抗６は、それを通して第１の電極３への給電がなされる第１の抵抗７と、それを通して第２の電極４への給電がなされる第２の可変抵抗８との間に接続される。可変抵抗６および８を調節することにより、正の値の電圧を得ることが可能となり、したがって陽イオンおよび陰イオンの比率を調節することが可能となり、それにより陽イオンの生成が制限される。
【００３４】
第１の電極３ｃおよび第２の電極４ｃは、電流の電圧をさらに上昇させ、かつ直流電圧へと整流するように、カスケード接続された複数のコンデンサおよびダイオード４ａ、４ｂを備える受動素子の下流に接続され、これにより陽イオンおよび陰イオンが放出される。例えば、陰イオンのより多くの発生に対応するように、第１の電極３ｃのコンデンサ３ａおよびダイオード３ｂは、出力において４５００ＶＤＣの電圧を供給するように構成され、第２の電極のコンデンサ４ａおよびダイオード４ｂは、５０００ＤＶＣの電圧を供給するように構成される。好ましくは、イオン化ユニットは、タングステン・ニードルを有する。
【００３５】
図１ｂは、ＨＶＧ変圧器からの出力における交流電圧の傾向を概略的に示し、図１ｃは、コンデンサ３ａおよびダイオード３ｂ、ならびにコンデンサ４ａおよびダイオード４ｂのそれぞれからの出力における、正の直流電圧９ａおよび負の直流電圧９ｂの傾向を示す。ここで、負の電圧は、正の電圧よりも大きい絶対値を有する。
【００３６】
図１ａの回路の構造をさらに詳細に説明することは有益である。ニードルを有するイオナイザ５は、陽極３ｃに接続された電極もしくはニードルまたは複数のニードルと、陰極４ｃに接続された、対応する１つまたは複数のニードルとを備える。２２０ＶＡＣの供給電圧、または直接的に１２ＶＤＣの供給電圧が、第１のＨＶＧ変圧器において上昇され、次いで、一連のコンデンサおよびダイオード３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂによりさらに上昇及び整流されることにより、直流出力信号（ＤＣ）が得られる。適切なトリマ（ｔｒｉｍｍｅｒ）６〜８により、極３ｃおよび４ｃにて得られる出力信号を調節して、極３ｃにおける正電圧のレベルを減衰させる。例えば、図１ｂのような入力における信号は、出力において４．５ｋＶ ＤＣの正電圧９ａおよび５ｋＶ ＤＣの負電圧９ｂの信号をもたらす。
【００３７】
上述の実施形態を参照すると、作動中に極３ｃおよび３ｄに接続されたニードル同士の間において確立される電界は気流をイオン化して、相当量のイオンを放出する。
【００３８】
また、本発明は、上述の回路に対して、または例えばチューブを有するイオン化ユニットに基づく変形形態に対して適用可能な空気の二極イオン化方法に関する。この方法のいくつかの例を、以下説明する。
【００３９】
この方法は、陽イオンの発生を制限するように空気のイオン化を制御することにより、陽イオンと陰イオンとの間で所定の比率を得る。特に、この方法は、イオン化電圧の正成分を減衰および低減させることにより、陽イオンの発生の制限を実現する。空気は、誘電材料体によって離隔された２つの電極を備える少なくとも１つのイオン化ユニットによりイオン化される。これらの２つの電極の一方は、アースに接続され、他方の電極には、ゼロ電圧に対して経時的に交流の傾向を呈する電圧Ｖ（ｔ）が供給される。電圧Ｖ（ｔ）の負半波に関連付けられたＲＭＳ値Ｖｅｆｆ，−は、正半波に関連づけられたＲＭＳ値Ｖｅｆｆ，＋よりも大きい。
【００４０】
図２ａを参照すると、好ましくは、イオン化ユニット１４に組み込まれ、誘電材料から作製されたユニット１４の本体（ｂｏｄｙ）１３によって離隔された、内方電極１１および外方電極１２を備える、本発明の変形形態によるイオン化回路１０が、概略的に示されている。一方の電極１１は、アースに接続され、他方の電極１２には、経時的には実質的に正弦波の傾向を示す電圧を供給される。好ましくは、イオン化ユニット１４はチューブタイプであり、誘電体チューブ（ｔｕｂｅ）と、当該チューブの内部および外部にそれぞれ配置された２つの電極とを備える。例えば、外方電極１２は接地され、内方電極１１は、ＨＶＧ変圧器の二次巻線に接続される。好ましくは、この変圧器は、５０Ｈｚ、２３０ＶＡＣの一次巻線と、２．７ｋＶの二次巻線とを有する。出願人は、フェライト鉄心を有する変圧器および石英チューブを有するイオン化ユニットが、高い精度で陽イオンおよび陰イオンの比率を調整可能にすることを発見した。
【００４１】
回路１０は、基本的には、交流電圧を供給される一次巻線と、例えばチューブを有するイオナイザの内方電極など、電極のいずれかに接続される二次巻線とを有する、高電圧ゲート変圧器を備える。電極１１および１２は、正の電圧値を有する電流の第１の成分と、負の電圧値を有する第２の成分とを受容するように構成される。一連の抵抗１５、１６、１７は、第２の成分に対して第１の成分の所定値を低減させ、各電極によって放出される陽イオンと陰イオンとの間の所定の比率を得るように構成される。
【００４２】
回路１０は、本発明による二極イオン化方法により制御され、特に、イオン化ユニットの内方電極１１に電圧を供給するための電圧Ｖは、高電圧ゲート変圧器から取られ、抵抗器１５〜１７を有する電圧フィルタを介して、陰イオンとは異なる比率の陽イオンの発生に対応した所定値を減じられる。抵抗１５、１６は、２０ｍＡ未満まで電流を低下させるように直列で使用される。好ましくは、それらの抵抗は、例えば１０ＭΩを越える非常に高い値を有する。かかる条件により、正の電圧値に関連づけられた正半波を平滑化して、負の電圧値に関連づけられた、対応する負半波を変化させないことが可能となる。抵抗１７を変更することにより、正半波の閾値カットオフ値を変更することが可能となる。
【００４３】
好ましくは、抵抗器およびダイオード１５〜１９により構成されるフィルタは、電流の電圧の正の値を漸進的に低減させ、陽イオンの発生を比例的に低減させるように調節可能である。有利には、この調節可能なフィルタにより、例えば１：４の好ましい値から、陰イオンの濃度が既にそれ自体低い環境においては好ましい１：３の値、すなわち陽イオンが約３／９、陰イオンが６／９へと比率を変更することが可能となる。
【００４４】
図２ｂは、高電圧ゲート変圧器からの出力における、時間ｔの経過にしたがった電圧Ｖの傾向を概略的に示す。好ましくは、この電圧は２．７ｋＶ程度である。一方、図２ｃは、ＨＶＧ変圧器により加えられる電圧上昇、及びコンポーネント１５〜１７および１９により実施される正の値の低減の下流における、イオン化ユニット１４への入力での電圧を概略的に示す。特に、所定の低減された電圧値により、陽イオンの生成が制限されて、陽イオンに対する陰イオンのより高い比率が得られる。
【００４５】
図２ｄを参照すると、陽イオンの発生に対応した、時間ｔに対する電圧Ｖの正半波Ｓ１の所定の上方部分Ｓ１’において見られる所定の電圧値Ｖ（ｔ）（ｔ１＜ｔ＜ｔ２）が概略的に示されている。
【００４６】
当該所定の電圧値を低減させるステップにより、その正半波Ｓ１に関連づけられたＲＭＳ値Ｖｅｆｆ＋が、前述の電圧値Ｖ（ｔ）の負半波Ｓ２に関連づけられたＲＭＳ値Ｖｅｆｆ−よりも低い出力をもたらすように、正半波Ｓ１が変更される。このような差は、交流電流の負の電圧値が低減されないことによるものである。
【００４７】
換言すれば、再度図２ｄを参照すると、本発明の方法による電圧値は、ほぼ半正方形となる半波Ｓによって描かれる上方部分Ｓ１’の範囲内には決して入らない。
【００４８】
図２ａの回路の構造的構成は、注目に値する。イオン化ユニット１４は、絶縁材料で構成されたチューブと、内方プレート１１と、外方メッシュ１２とを構造として備える。電圧は、高電圧ゲートＨＶＧ変圧器により供給される。この高電圧ゲートＨＶＧ変圧器においては、一次ＨＶＧ２が図２ｂのように交流正弦波電圧Ｖ４，ｉｎを受容し、二次ＨＶＧ１が電圧Ｖ４，ｏｕｔを生成し、抵抗１５〜１７およびダイオード１９により、正ピークの平滑化（図２ｄ）が得られる。受動構成要素１５〜１７、１９の効果により、正半波は、正弦曲線のピーク電圧値Ｖ＋未満の最大値Ｖ＊で平滑化される。図２ｃにおいて破線により示されるピーク区域は、信号により「切断」され、その結果として、正半波のＲＭＳ電圧値は、負半波のＲＭＳ電圧値よりも低くなる。例えば、図３ｂの入力信号は２２０ＶＡＣであり、図３ｃの信号は２．７ｋＶＡＣに達する。
【００４９】
図２ｄの実施形態においては、正半波から移送されるエネルギーは、負半波から移送されるエネルギーよりも低くなる点を理解されたい。
【００５０】
他方において、図１ａおよび図２ａのイオン化回路は、空気のイオン化が、正の電圧ピークＶ＋および負の電圧ピークＶ−を有する実質的に交流の傾向を経時的に示す電界の生成によって誘起され、この電界の正半波は、正半波のＲＭＳ電圧値Ｖｅｆｆ＋が負半波のＲＭＳ電圧値Ｖｅｆｆ−よりも低くなるように平滑化される、本発明の方法により制御される。
【００５１】
特に、空気のイオン化を引き起こす電界の電圧は、２から５ｋＶの間の、より好ましくは２から３ｋＶの間の公称値を有する。この電界は、２０から６０ｋＨｚの間の、より好ましくは４５から５０ｋＨｚの間の振動周波数を有する。
【００５２】
このような条件においては、本発明による二極イオン化方法は、約５０．０００ＩＯＮ−／ｃｍ３（ｃｍ３当たりの陰イオン）および約１０．０００ＩＯＮ＋／ｃｍ３（ｃｍ３当たりの陰イオン）を発生する。
【００５３】
図３ａは、図２ａに概略的に示したイオン化ユニット、すなわちチューブを有するイオナイザと実質的に類似のものであり、外方電極２２および内方電極２１を有するイオン化ユニット２４を備える、本発明の別の実施形態によるイオン化回路２０を示す。外方電極２２は、アースに接続され、内方電極２１は、ＨＶＧ変圧器の二次巻線２６に接続される。ＨＶＧ変圧器は一次巻線２７を有し、これは、例えば図３ｂに概略的に示される１２ＶＤＣの電流などの直流電圧で電流が供給される。発振器３０を有する電圧補償回路２９が、入力において直流電流の供給を受け取り、出力においては、ＨＶＧ変圧器の一次巻線２７に接続されたＭＯＳ回路３１に接続される。ＨＶＧ変圧器および発振器３０は、直流電流を、好ましくは電圧１．９ｋＶＡＣの、図３ｃにおいて概略的に示されるタイプの高圧交流電流へと変更する。
【００５４】
イオン化ユニット２４は、石英または別の絶縁性誘電材料から作製された、実質的に円筒状のチューブを備える。このチューブは、例えば金属製など、共に導電性材料から作製された、内方プレート２１および外方メッシュ２２を備える。当該プレート２１およびメッシュ２２は、基本的には、コンデンサの接触子（ａｒｍａｔｕｒｅ）を形成し、チューブの実質的に全長にわたって延在する。メッシュ２２は、アースに接続されるが、他方の接触子、すなわちプレート２１は、ＨＶＧ変圧器の二次巻線２６（高圧）の一端部に接続される。巻線２６は、反対側の端部にて接地される。
【００５５】
当該ＨＶＧ変圧器は、インパルスタイプの回路２９に接続される。この回路２９は、電子スイッチ３１の使用に実質的に基づくものである。スイッチ３１が閉じられると、変圧器の一次巻線に電流が流れ、スイッチが開いている場合には、二次巻線への、そして二次巻線に接続されたイオン化デバイスへのエネルギー移送が生じる。さらに詳細には、ＨＶＧ変圧器の一次巻線２７は、低直流電圧（１２Ｖ）の供給ライン３２に接続され、方形波発振器３０、ドライバ段３３、および電子ＭＯＳスイッチ３１を基本的に備える制御回路２９に接続される。スイッチ３１は、発振器により発生される方形波の正インパルスにより求められる閉時間を有する。１２ＶＤＣの入力信号Ｖ３，ｉｎが、図３ｂに示される。
【００５６】
図３ｃは、スイッチ３１を閉じることを決定する発振器の方形波と、ＨＶＧ変圧器の二次巻線における電流を表す曲線とを示す。スイッチ３１の閉（導電）時間は、図３ｃにおいては、時刻ｔＡと時刻ｔＢとの間の期間に対応する。時刻ｔＢにおいては、変圧器への給電が遮断されて、曲線２０１の前縁２０２が生成され、これはイオン化デバイス２４へのエネルギー移動、したがって実際のイオン化プロセスに対応する。スイッチの開閉頻度は、好ましくは、２つのインパルス間、すなわち、前縁２０２を発生する、スイッチの連続する２つの開の間の期間が、一次巻線から二次巻線への完全なエネルギー移送に必要な期間と実質的に等しくなるようなものである。
【００５７】
イオン化回路は、システムに損傷を与え得る過電圧（例えば、１２ＶＤＣの公称電圧に対して最大１６ＶＤＣなど）が生じる場合に備えて電圧制御部を有し、また、振動周波数の調節するためのトリマを有する。
【００５８】
利点として、本発明によるイオン化方法およびイオン化回路により、陽イオンの濃度を過度に上昇させることなく空気をイオン化して、陰イオンのより多くの発生によりイオナイザによって放出される陽イオンのより長い寿命を補償するだけでなく、良好に比率が定められ、かつ調整可能なかかるイオンの生成により他のイオン化デバイスによって放出される陽イオンの濃度を補償することが可能となる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二極イオン化方法及び空気の二極イオン化回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、空気の質、特に空気循環の殆どない閉環境内における空気の質は、煙、バクテリア、ガス、花粉、および、印刷機、コピー機、食料保管装置等の家庭用機器またはオフィス用設備により放出される他の揮発性有機物等の、微粒子の蓄積によって低下する傾向がある。このような物質は、それらに伴う臭気によってだけでなく、さらに判明しているヒトに対する有害な効果によっても、環境をより不快なものにする。
【０００３】
微粒子フィルタ内に前述の物質を捕捉することからなる、空気を純化するためのデバイスおよび方法が知られている。
【０００４】
しかし、このようなデバイスおよび方法は、不純物がフィルタ内に蓄積されるにつれて低下する空気純化能力の漸次的かつ急速な悪化を被るという重大な欠点、ならびに小サイズの微粒子を捕捉することが実質的に不可能であるという重大な欠点を有する。
【０００５】
また、微粒子を捕捉する代わりに、特に、微粒子を無公害分子に凝集させることによって、微粒子をヒトにとって無害な要素に変形させる空気イオン化デバイスおよび空気イオン化技術も知られている。このようなデバイスは、小サイズの微粒子にも作用し、また、劣化を被るフィルタを使用しないことから実質的に無限の時間量にわたり持続するため、上記のフィルタよりも好ましい。さらに、これらのデバイスは、中断のない１００００時間の動作おきに予測される通常のメンテナンスを要するのみである。
【０００６】
実際には、イオン化の方法は、各原子軌道から電子を離脱させるまで、空気中に存在する原子または分子を電気的に励起することからなる。カチオンまたは陽イオンとして通常知られる電子が取り除かれた原子は、正電荷を有する。さらに、離脱した電子は、空気中に存在する他の原子または分子と衝突し、それらの原子または分子に負電荷を帯びさせ、いわゆるアニオンすなわち陰イオンを形成する。
【０００７】
したがって、イオン化は、微粒子の原子または分子を、ヒトに対して無害なアニオンまたはカチオンへと転化させることに基づく。実際に、電子が取り去られた原子は、不安定であり平衡状態を求め、このことが新たな衝突および凝集をもたらす。
【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、多くの環境では、例えば、モニタ、印刷機等のオフィス設備により、または一般的に使用される家庭用機器により生成される陽イオンが既に豊富に存在しており、イオン化を介してカチオン及びアニオンをさらに導入することにより、一方においては、陰イオンの導入という有益な効果が得られるが、他方においては、陽イオン数をさらに増加させるという欠点が生じ、例えば、鬱、不安感、もしくは頭痛の徴候を引き起こす恐れある、ヒトに対して望ましくない有害な効果が生ずる。
【０００９】
本発明の基礎を成す課題は、陽イオンまたは陰イオンの濃度を過度に上昇させることなく、空気をイオン化することが可能な方法及びデバイスを提供することにより、先行技術のイオン化システム及びイオン化方法が依然として直面している限界及び欠点を実質的に解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の基礎にある解決手段の考え方は、所定の比率で陽イオンおよび陰イオンを生成して、一方においては、環境内に存在する微粒子を陽イオンおよび陰イオンの形のヒトに対して無害な物質へと転化するのを可能にし、他方においては、陽イオンおよび陰イオンのヒトにより優しい濃度を確立することを可能にする、二極イオン化回路および関連する方法を発明することである。
【００１１】
特に、出願人は、既知のイオン化プロセスにおいては、陰イオンについては数秒の平均寿命であるのに対して、陽イオンの平均寿命が比較的長く数分に達し得るということにも起因して、イオン化される環境内に存在する陽イオンの濃度が、陰イオンの濃度よりも実質的に高くなることを見いだした。したがって、本発明の一態様によれば、空気のイオン化は、陰イオンに対して限定された量の陽イオンを生成するように制御され、所定の比率により、環境内の陽イオンおよび陰イオンの濃度を均衡させて、陽イオンのより長い寿命を補償するだけでなく、印刷機、ファクシミリ機等のオフィス設備による環境内へのそれらの導入を補償することが可能となる。
【００１２】
イオン化は、適切な強度の電界を空気流に通過させることにより得られる。空気流は、電界を生成し、空気のイオン化を引き起こす少なくとも１つのイオナイザをかすめ通る。電気的に中性の空気の分子は、正または負の電荷を有する２つ以上の部分（イオン）に分離される。この解離は、エネルギーを加えることにより生じる。好ましくは、本発明によれば、イオン化は、適切な電界の生成によって引き起こされる。
【００１３】
上述した解決手段の考え方によれば、技術的な課題は、空気のイオン化が陽イオンの生成を制限するように制御して、陽イオンと陰イオンとの間の所定の比率が得られる方法によって解決される。
【００１４】
本発明のこの方法の第１の態様によれば、当該方法は、イオン化電圧の正成分を減衰または低減させることにより、陽イオンの生成の前述の制限を達成するステップを含む。
【００１５】
特に、当該方法は、イオン化回路に電圧を供給するステップと、このような電圧を上昇させるステップと、当該電圧の所定の正の値を低減させて、陽イオンの生成を減少させるステップとを含む。
【００１６】
かかる方法の一実施形態においては、当該電圧は、時間に対する交流電圧値の正半波と関連づけられ、当該正半波は、それに関連づけられたＲＭＳ値が電圧値の負半波に関連づけられるＲＭＳ値よりも低い出力をもたらすように低減される。特に、正半波は負半波と比較して、同一の振幅を有するが高さが低くなる。
【００１７】
当該方法の別の実施形態においては、当該電圧は、電圧値の負半波よりも低い振幅および高さを有する交流電圧値の正半波に関連づけられる。また、この場合にも、正半波に関連づけられるＲＭＳ値は、前述の電圧値の負半波に関連づけられるＲＭＳ値よりも低い出力をもたらす。その結果、電圧の正の部分により移送されるエネルギーは、電圧の負の部分により移送されるエネルギーよりも低くなる。特に、電圧は、ゼロに対して対称的または非対称的であり、異なる波形を有することが可能である。好ましくは、電圧は、実質的に正弦波曲線の傾向を示す。
【００１８】
前述の実施形態のうちの特定のものにおいては、正の電圧値が、第２の回路部分により負の電圧値が整流される直流電圧値の絶対値（ｍｏｄｕｌｅ）よりも低い第１の直流電圧値において、第１の回路部分により整流される。前記第１の回路部分および第２の回路部分は、陽イオンおよび陰イオンのそれぞれを放出するための少なくとも１つの正電極および負電極の上流に配置された受動素子を備える。
【００１９】
本発明の前述の態様によれば、正半波のＲＭＳ値の減衰は、例えば以下の方式のうちの１つにおいて達成することが可能である。第１の方式では、時間に対する電圧の関数Ｖ（ｔ）が、ゼロに対して非対称、すなわち、正半波のピーク値が、負半波のピーク値よりも（絶対値として）低い。例えば、関数Ｖ（ｔ）は、ゼロの線に対して、そして負の値の方向に変位されたほぼ正弦波形状である。第２の方式においては、ゼロに対して対称である電圧Ｖ（ｔ）が、正のピーク値の平滑化を伴いつつ、正半波の減衰を受ける。電圧信号の正半波の減衰により正電圧のＲＭＳ値を低下させることが可能である。この減衰は、例えば、１つまたは複数の抵抗および１つまたは複数のダイオードなどの、例えば前述の受動構成要素により得ることが可能である。
【００２０】
既述のように、空気のイオン化は、電界の生成により誘起される。特に、やはり本発明のこの態様によれば、電界は、実質的に交流の傾向を経時的に示し、正半波のＲＭＳ電圧値は、負半波のＲＭＳ電圧値よりも低い。このようにして、陽イオンの生成が制限されることにより、陽イオンと陰イオンとの間における前述の均衡効果が得られる。実際に、出願人は、陽イオンの生成と正電圧値との間に相関があることと、正の電圧値を低下させることにより陽イオンの生成を低減させることが可能であることを発見した。
【００２１】
本発明の方法の別の態様によれば、陽イオンの生成の制限は、インパルスタイプの給電回路に接続された一次巻線と、イオン化デバイスの少なくとも１つの電極に接続された二次巻線とを有する、高電圧ゲート変圧器によりイオン化ユニットに給電することによって、達成される。この場合には、変圧器に給電するためのスイッチが存在し、このスイッチの開は、変圧器の二次巻線からイオン化デバイス２４へのエネルギーの送給を決定する電圧曲線の前縁（ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ）の生成に、したがって陽イオンの制限された生成を伴う実際のイオン化プロセスに対応する。
【００２２】
本発明の基礎にある解決手段の考え方によれば、技術的課題は、空気のイオン化が陽イオンの発生を制限するように制御されることにより、陽イオンと陰イオンとの間の所定の比率が得られる、イオン化回路によっても解決される。
【００２３】
本発明の一態様によれば、当該回路は、電源と、陽イオンの生成に応じた電流の電圧の所定の値を低下させるためのフィルタとを備える。
【００２４】
このイオン化回路は、ニードルまたはチューブを有するイオン化ユニットを備えるデバイスに組み込むことが可能である。
【００２５】
特に、電圧の正の値を低下させるためのフィルタは、電圧低減装置（ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｄｕｃｅｒ）や抵抗のような受動構成要素などの既知の回路素子によって構成することが可能である。回路およびフィルタの他の特徴は、ニードルを有するイオン化ユニットおよびチューブを有するイオン化ユニットの両方を参照として、以下の説明において示す。
【００２６】
好ましくは、本発明のこの態様によれば、当該フィルタは、電流の電圧の正の値を漸進的に低減させ、陽イオンの生成の比例して低減させるように調節可能である。有利には、この調節可能なフィルタにより、例えば１：４の好ましい値から、陰イオンの濃度が既にそれ自体低い環境においては好ましい１：３の値、すなわち約３／９の陽イオンおよび６／９の陰イオンへと比率を変更することが可能となる。
【００２７】
本発明の別の態様によれば、イオン化回路は、イオン化ユニットの電源との間のある特定の接続によりイオンの生成の制限を行い、この接続は、インパルスタイプの給電回路に接続された一次巻線と、イオン化ユニットの少なくとも１つの電極に接続された二次巻線とを有する高電圧ゲート変圧器との間で行われる。好ましくは、変圧器の一次巻線は、例えばＭＯＳ−ＦＥＴなどの少なくとも１つの電子スイッチによりアースに接続される。このようにすることで、前記スイッチを閉じることにより、変圧器の一次巻線中に電流が誘起され、スイッチを開くことにより、二次巻線中に電流のインパルスを引き起こし、イオン化ユニットへエネルギーが移動される。スイッチは、発振器により生成される方形波信号により制御することが可能である。
【００２８】
スイッチを開くことは、さらに詳細には、電流の１インパルスの、したがってエネルギーの、変圧器の二次巻線への移動に相当し、二次巻線への移動はイオン化デバイスへの移動を伴う。イオン化プロセスは、実質的に前記インパルスの前縁の間に生じる。本発明の一態様によれば、スイッチの開閉頻度は、２つのインパルス間の期間が、スイッチの閉時間中に一次巻線中を電流が通過することから得られるエネルギーを二次巻線に移送するために必要な期間に実質的に等しくなるようなものである。出願人は、このようにすることで、イオンの生成が大部分は陰イオンの生成となり、所望の制御された二極イオン化効果が得られることを発見した。
【００２９】
本発明の保護範囲を限定するものではないが、上述の方法および回路により実現される陽イオンと陰イオンとの間の所定の比率は、約１：４に、すなわち陽イオンが２／１０、陰イオンが８／１０になる。この比率は、例えばいくつかの治療環境においては好ましい陽イオンが１／１０、陰イオンが９／１０という比率などに調節することが可能である。
【００３０】
添付図面を参照して、例ではあるが限定することを目的とせずに提示される本発明の実施形態から、本発明によるイオン化回路および関連するイオン化方法のさらなる技術的特徴および利点が明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１ａ】本発明によるイオン化回路を示す図である。
【図１ｂ】図１ａの回路に対する入力における、時間に沿った電流の電圧のグラフである。
【図１ｃ】図１ａのニードルを有するイオン化素子に対する入力における、時間に沿った電流の電圧のグラフである。
【図２ａ】本発明によるイオン化回路の変形形態を示す図である。
【図２ｂ】図２ａの回路に対する入力における、時間に沿った電流の電圧のグラフである。
【図２ｃ】図２ａのチューブを有するイオン化要素に対する入力における、時間に沿った電流の電圧のグラフである。
【図２ｄ】異なるグラフにより、図２ａの電流の電圧を表したものである。
【図３ａ】本発明によるイオン化回路の別の実施形態を示す図である。
【図３ｂ】図３ａの回路に対する入力における、時間に沿った電流の電圧のグラフである。
【図３ｃ】図３ａのチューブを有するイオン化素子に対する入力における、時間に沿った電流の電圧のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１ａを参照すると、陽イオンを放出するための第１の電極３ｃおよび陰イオンを放出するための第２の電極４ｃを備える本発明によるイオン化回路１が、概略的に示されている。好ましくは、第１の電極および第２の電極は、電流の電圧を受容するように構成されたニードルを有するイオン化ユニット５に組み込まれる。
【００３３】
回路１においては、例えば周波数５０Ｈｚ、２２０ＶＡＣなどの交流電圧電源２が、当該電流の電圧を上昇させるＨＶＧ変圧器に接続されている。好ましくは、ＨＶＧ変圧器は、入力における電流の交流電圧、例えば５０Ｈｚの２２０Ｖ、を電圧約８００Ｖまで上昇させるフェライトから作製される。特に、ＨＶＧ変圧器からの出力が、可変抵抗６に接続され、次いでこの可変抵抗６は、それを通して第１の電極３への給電がなされる第１の抵抗７と、それを通して第２の電極４への給電がなされる第２の可変抵抗８との間に接続される。可変抵抗６および８を調節することにより、正の値の電圧を得ることが可能となり、したがって陽イオンおよび陰イオンの比率を調節することが可能となり、それにより陽イオンの生成が制限される。
【００３４】
第１の電極３ｃおよび第２の電極４ｃは、電流の電圧をさらに上昇させ、かつ直流電圧へと整流するように、カスケード接続された複数のコンデンサおよびダイオード４ａ、４ｂを備える受動素子の下流に接続され、これにより陽イオンおよび陰イオンが放出される。例えば、陰イオンのより多くの発生に対応するように、第１の電極３ｃのコンデンサ３ａおよびダイオード３ｂは、出力において４５００ＶＤＣの電圧を供給するように構成され、第２の電極のコンデンサ４ａおよびダイオード４ｂは、５０００ＤＶＣの電圧を供給するように構成される。好ましくは、イオン化ユニットは、タングステン・ニードルを有する。
【００３５】
図１ｂは、ＨＶＧ変圧器からの出力における交流電圧の傾向を概略的に示し、図１ｃは、コンデンサ３ａおよびダイオード３ｂ、ならびにコンデンサ４ａおよびダイオード４ｂのそれぞれからの出力における、正の直流電圧９ａおよび負の直流電圧９ｂの傾向を示す。ここで、負の電圧は、正の電圧よりも大きい絶対値を有する。
【００３６】
図１ａの回路の構造をさらに詳細に説明することは有益である。ニードルを有するイオナイザ５は、陽極３ｃに接続された電極もしくはニードルまたは複数のニードルと、陰極４ｃに接続された、対応する１つまたは複数のニードルとを備える。２２０ＶＡＣの供給電圧、または直接的に１２ＶＤＣの供給電圧が、第１のＨＶＧ変圧器において上昇され、次いで、一連のコンデンサおよびダイオード３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂによりさらに上昇及び整流されることにより、直流出力信号（ＤＣ）が得られる。適切なトリマ（ｔｒｉｍｍｅｒ）６〜８により、極３ｃおよび４ｃにて得られる出力信号を調節して、極３ｃにおける正電圧のレベルを減衰させる。例えば、図１ｂのような入力における信号は、出力において４．５ｋＶ ＤＣの正電圧９ａおよび５ｋＶ ＤＣの負電圧９ｂの信号をもたらす。
【００３７】
上述の実施形態を参照すると、作動中に極３ｃおよび３ｄに接続されたニードル同士の間において確立される電界は気流をイオン化して、相当量のイオンを放出する。
【００３８】
また、本発明は、上述の回路に対して、または例えばチューブを有するイオン化ユニットに基づく変形形態に対して適用可能な空気の二極イオン化方法に関する。この方法のいくつかの例を、以下説明する。
【００３９】
この方法は、陽イオンの発生を制限するように空気のイオン化を制御することにより、陽イオンと陰イオンとの間で所定の比率を得る。特に、この方法は、イオン化電圧の正成分を減衰および低減させることにより、陽イオンの発生の制限を実現する。空気は、誘電材料体によって離隔された２つの電極を備える少なくとも１つのイオン化ユニットによりイオン化される。これらの２つの電極の一方は、アースに接続され、他方の電極には、ゼロ電圧に対して経時的に交流の傾向を呈する電圧Ｖ（ｔ）が供給される。電圧Ｖ（ｔ）の負半波に関連付けられたＲＭＳ値Ｖｅｆｆ，−は、正半波に関連づけられたＲＭＳ値Ｖｅｆｆ，＋よりも大きい。
【００４０】
図２ａを参照すると、好ましくは、イオン化ユニット１４に組み込まれ、誘電材料から作製されたユニット１４の本体（ｂｏｄｙ）１３によって離隔された、内方電極１１および外方電極１２を備える、本発明の変形形態によるイオン化回路１０が、概略的に示されている。一方の電極１１は、アースに接続され、他方の電極１２には、経時的には実質的に正弦波の傾向を示す電圧を供給される。好ましくは、イオン化ユニット１４はチューブタイプであり、誘電体チューブ（ｔｕｂｅ）と、当該チューブの内部および外部にそれぞれ配置された２つの電極とを備える。例えば、外方電極１２は接地され、内方電極１１は、ＨＶＧ変圧器の二次巻線に接続される。好ましくは、この変圧器は、５０Ｈｚ、２３０ＶＡＣの一次巻線と、２．７ｋＶの二次巻線とを有する。出願人は、フェライト鉄心を有する変圧器および石英チューブを有するイオン化ユニットが、高い精度で陽イオンおよび陰イオンの比率を調整可能にすることを発見した。
【００４１】
回路１０は、基本的には、交流電圧を供給される一次巻線と、例えばチューブを有するイオナイザの内方電極など、電極のいずれかに接続される二次巻線とを有する、高電圧ゲート変圧器を備える。電極１１および１２は、正の電圧値を有する電流の第１の成分と、負の電圧値を有する第２の成分とを受容するように構成される。一連の抵抗１５、１６、１７は、第２の成分に対して第１の成分の所定値を低減させ、各電極によって放出される陽イオンと陰イオンとの間の所定の比率を得るように構成される。
【００４２】
回路１０は、本発明による二極イオン化方法により制御され、特に、イオン化ユニットの内方電極１１に電圧を供給するための電圧Ｖは、高電圧ゲート変圧器から取られ、抵抗器１５〜１７を有する電圧フィルタを介して、陰イオンとは異なる比率の陽イオンの発生に対応した所定値を減じられる。抵抗１５、１６は、２０ｍＡ未満まで電流を低下させるように直列で使用される。好ましくは、それらの抵抗は、例えば１０ＭΩを越える非常に高い値を有する。かかる条件により、正の電圧値に関連づけられた正半波を平滑化して、負の電圧値に関連づけられた、対応する負半波を変化させないことが可能となる。抵抗１７を変更することにより、正半波の閾値カットオフ値を変更することが可能となる。
【００４３】
好ましくは、抵抗器およびダイオード１５〜１９により構成されるフィルタは、電流の電圧の正の値を漸進的に低減させ、陽イオンの発生を比例的に低減させるように調節可能である。有利には、この調節可能なフィルタにより、例えば１：４の好ましい値から、陰イオンの濃度が既にそれ自体低い環境においては好ましい１：３の値、すなわち陽イオンが約３／９、陰イオンが６／９へと比率を変更することが可能となる。
【００４４】
図２ｂは、高電圧ゲート変圧器からの出力における、時間ｔの経過にしたがった電圧Ｖの傾向を概略的に示す。好ましくは、この電圧は２．７ｋＶ程度である。一方、図２ｃは、ＨＶＧ変圧器により加えられる電圧上昇、及びコンポーネント１５〜１７および１９により実施される正の値の低減の下流における、イオン化ユニット１４への入力での電圧を概略的に示す。特に、所定の低減された電圧値により、陽イオンの生成が制限されて、陽イオンに対する陰イオンのより高い比率が得られる。
【００４５】
図２ｄを参照すると、陽イオンの発生に対応した、時間ｔに対する電圧Ｖの正半波Ｓ１の所定の上方部分Ｓ１’において見られる所定の電圧値Ｖ（ｔ）（ｔ１＜ｔ＜ｔ２）が概略的に示されている。
【００４６】
当該所定の電圧値を低減させるステップにより、その正半波Ｓ１に関連づけられたＲＭＳ値Ｖｅｆｆ＋が、前述の電圧値Ｖ（ｔ）の負半波Ｓ２に関連づけられたＲＭＳ値Ｖｅｆｆ−よりも低い出力をもたらすように、正半波Ｓ１が変更される。このような差は、交流電流の負の電圧値が低減されないことによるものである。
【００４７】
換言すれば、再度図２ｄを参照すると、本発明の方法による電圧値は、ほぼ半正方形となる半波Ｓによって描かれる上方部分Ｓ１’の範囲内には決して入らない。
【００４８】
図２ａの回路の構造的構成は、注目に値する。イオン化ユニット１４は、絶縁材料で構成されたチューブと、内方プレート１１と、外方メッシュ１２とを構造として備える。電圧は、高電圧ゲートＨＶＧ変圧器により供給される。この高電圧ゲートＨＶＧ変圧器においては、一次ＨＶＧ２が図２ｂのように交流正弦波電圧Ｖ４，ｉｎを受容し、二次ＨＶＧ１が電圧Ｖ４，ｏｕｔを生成し、抵抗１５〜１７およびダイオード１９により、正ピークの平滑化（図２ｄ）が得られる。受動構成要素１５〜１７、１９の効果により、正半波は、正弦曲線のピーク電圧値Ｖ＋未満の最大値Ｖ＊で平滑化される。図２ｃにおいて破線により示されるピーク区域は、信号により「切断」され、その結果として、正半波のＲＭＳ電圧値は、負半波のＲＭＳ電圧値よりも低くなる。例えば、図３ｂの入力信号は２２０ＶＡＣであり、図３ｃの信号は２．７ｋＶＡＣに達する。
【００４９】
図２ｄの実施形態においては、正半波から移送されるエネルギーは、負半波から移送されるエネルギーよりも低くなる点を理解されたい。
【００５０】
他方において、図１ａおよび図２ａのイオン化回路は、空気のイオン化が、正の電圧ピークＶ＋および負の電圧ピークＶ−を有する実質的に交流の傾向を経時的に示す電界の生成によって誘起され、この電界の正半波は、正半波のＲＭＳ電圧値Ｖｅｆｆ＋が負半波のＲＭＳ電圧値Ｖｅｆｆ−よりも低くなるように平滑化される、本発明の方法により制御される。
【００５１】
特に、空気のイオン化を引き起こす電界の電圧は、２から５ｋＶの間の、より好ましくは２から３ｋＶの間の公称値を有する。この電界は、２０から６０ｋＨｚの間の、より好ましくは４５から５０ｋＨｚの間の振動周波数を有する。
【００５２】
このような条件においては、本発明による二極イオン化方法は、約５０．０００ＩＯＮ−／ｃｍ３（ｃｍ３当たりの陰イオン）および約１０．０００ＩＯＮ＋／ｃｍ３（ｃｍ３当たりの陰イオン）を発生する。
【００５３】
図３ａは、図２ａに概略的に示したイオン化ユニット、すなわちチューブを有するイオナイザと実質的に類似のものであり、外方電極２２および内方電極２１を有するイオン化ユニット２４を備える、本発明の別の実施形態によるイオン化回路２０を示す。外方電極２２は、アースに接続され、内方電極２１は、ＨＶＧ変圧器の二次巻線２６に接続される。ＨＶＧ変圧器は一次巻線２７を有し、これは、例えば図３ｂに概略的に示される１２ＶＤＣの電流などの直流電圧で電流が供給される。発振器３０を有する電圧補償回路２９が、入力において直流電流の供給を受け取り、出力においては、ＨＶＧ変圧器の一次巻線２７に接続されたＭＯＳ回路３１に接続される。ＨＶＧ変圧器および発振器３０は、直流電流を、好ましくは電圧１．９ｋＶＡＣの、図３ｃにおいて概略的に示されるタイプの高圧交流電流へと変更する。
【００５４】
イオン化ユニット２４は、石英または別の絶縁性誘電材料から作製された、実質的に円筒状のチューブを備える。このチューブは、例えば金属製など、共に導電性材料から作製された、内方プレート２１および外方メッシュ２２を備える。当該プレート２１およびメッシュ２２は、基本的には、コンデンサの接触子（ａｒｍａｔｕｒｅ）を形成し、チューブの実質的に全長にわたって延在する。メッシュ２２は、アースに接続されるが、他方の接触子、すなわちプレート２１は、ＨＶＧ変圧器の二次巻線２６（高圧）の一端部に接続される。巻線２６は、反対側の端部にて接地される。
【００５５】
当該ＨＶＧ変圧器は、インパルスタイプの回路２９に接続される。この回路２９は、電子スイッチ３１の使用に実質的に基づくものである。スイッチ３１が閉じられると、変圧器の一次巻線に電流が流れ、スイッチが開いている場合には、二次巻線への、そして二次巻線に接続されたイオン化デバイスへのエネルギー移送が生じる。さらに詳細には、ＨＶＧ変圧器の一次巻線２７は、低直流電圧（１２Ｖ）の供給ライン３２に接続され、方形波発振器３０、ドライバ段３３、および電子ＭＯＳスイッチ３１を基本的に備える制御回路２９に接続される。スイッチ３１は、発振器により発生される方形波の正インパルスにより求められる閉時間を有する。１２ＶＤＣの入力信号Ｖ３，ｉｎが、図３ｂに示される。
【００５６】
図３ｃは、スイッチ３１を閉じることを決定する発振器の方形波と、ＨＶＧ変圧器の二次巻線における電流を表す曲線とを示す。スイッチ３１の閉（導電）時間は、図３ｃにおいては、時刻ｔＡと時刻ｔＢとの間の期間に対応する。時刻ｔＢにおいては、変圧器への給電が遮断されて、曲線２０１の前縁２０２が生成され、これはイオン化デバイス２４へのエネルギー移動、したがって実際のイオン化プロセスに対応する。スイッチの開閉頻度は、好ましくは、２つのインパルス間、すなわち、前縁２０２を発生する、スイッチの連続する２つの開の間の期間が、一次巻線から二次巻線への完全なエネルギー移送に必要な期間と実質的に等しくなるようなものである。
【００５７】
イオン化回路は、システムに損傷を与え得る過電圧（例えば、１２ＶＤＣの公称電圧に対して最大１６ＶＤＣなど）が生じる場合に備えて電圧制御部を有し、また、振動周波数の調節するためのトリマを有する。
【００５８】
利点として、本発明によるイオン化方法およびイオン化回路により、陽イオンの濃度を過度に上昇させることなく空気をイオン化して、陰イオンのより多くの発生によりイオナイザによって放出される陽イオンのより長い寿命を補償するだけでなく、良好に比率が定められ、かつ調整可能なかかるイオンの生成により他のイオン化デバイスによって放出される陽イオンの濃度を補償することが可能となる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン化の方法であって、空気のイオン化が、陽イオンの発生を制限するように制御され、それにより陽イオンと陰イオンとの間の所定の比率が得られることを特徴とする方法。
【請求項２】
イオン化電圧の正成分を減衰または低減させて、陽イオンの発生の前記制限を達成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記空気は、誘電材料体により離隔された２つの電極を備える少なくとも１つのイオン化ユニットによりイオン化され、
前記２つの電極の一方（４ｃ、１２）がアースに接続され、他方の電極（３ｃ、１１）に、ゼロ電圧に対して交流の傾向を経時的に示す電圧Ｖ（ｔ）を供給され、
前記電圧Ｖ（ｔ）の負半波に関連づけられたＲＭＳ値（Ｖｅｆｆ，−）が、正半波に関連づけられたＲＭＳ値（Ｖｅｆｆ，＋）よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
通電状態の前記電極（３ｃ、１１）は、高電圧ゲート（ＨＶＧ）変圧器の二次巻線に接続され、
前記電極（３ｃ、１１）に供給される電圧信号の正半波は、受動コンポーネント（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、１５〜１９）により減衰されることによって、前記正半波のピーク値の平滑化が得られることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記イオン化ユニットは、誘電チューブと、前記誘電チューブの内部および外部にそれぞれ存在する２つの電極とを備えるチューブタイプであることを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記イオン化ユニットは、
正極（３ｃ）に接続された電極もしくはニードルまたは複数のニードルと、負極（４ｃ）に接続された対応する１つまたは複数のニードルとを備えるニードルタイプであることを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
【請求項７】
前記空気は、正の直流電圧が供給される、陽イオンを発生するための少なくとも１つの電極（３ｃ）と、負の直流電圧が供給される、陰イオンを発生するための少なくとも１つの電極（４ｃ）とを備える少なくとも１つのイオン化ユニットによりイオン化され、
前記負の直流電圧は、前記正の直流電圧よりも大きい絶対値を有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記空気のイオン化を引き起こす電界の電圧が、２から５ｋＶの間、より好ましくは２から３ｋＶの間の公称値を有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記電界は、２０から６０ｋＨｚの間、より好ましくは４５から５０ｋＨｚの間の振動周波数を有することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
イオン化ユニット（２４）が、高電圧ゲート（ＨＶＧ）変圧器による給電を受け、
前記変圧器は、インパルスタイプの給電回路（３３）に接続された一次巻線（２７）と、前記イオン化デバイス（２４）の少なくとも１つの電極（２１）に接続された二次巻線（２６）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記変圧器の前記一次巻線（２７）は、少なくとも１つの電子スイッチ（３１）によりアースに接続され、それにより、前記スイッチが閉じることによって前記変圧器の前記一次巻線中に電流が誘発され、前記スイッチが開くことによって、前記二次巻線内の電流のインパルスと、前記イオン化デバイスへのエネルギー移送が引き起こされることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記スイッチの開閉頻度は、２つのインパルス間の期間が、前記スイッチの閉時間中に前記一次巻線中を電流が通過することから得られるエネルギーを、前記二次巻線に移送するために必要な期間に実質的に等しくなるようなものであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記比率は、好ましくは約１：４、すなわち、陽イオンが２／１０、陰イオンが８／１０であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
陽イオンの前記制限は、イオン化回路に供給するステップと、時間に対して前記交流電流の正半波および負半波を上昇させるステップと、前記正半波を低下させるステップと、イオン化ユニットの第１の電極に結果的に得られる電圧を供給するステップとにより得られ、前記イオン化ユニットは、接地された第２の電極を有することを特徴とする請求項１に記載のイオン化の方法。
【請求項１５】
前記正半波および前記負半波は、前記イオン化ユニットの受動構成要素により、正の電圧値および負の電圧値を有する電流の直流電圧において整流され、前記正の電圧値は、前記負の電圧値の絶対値よりも小さいことを特徴とする請求項１４に記載のイオン化の方法。
【請求項１６】
前記上昇させるステップは、前記電圧を、好ましくは８００ＶＡＣの値にまで上昇させることを特徴とする請求項１４に記載のイオン化の方法。
【請求項１７】
前記低下させるステップは、前記正半波（Ｓ１）の所定の上方部分（Ｓ１’）を平滑化することを特徴とする請求項１４に記載のイオン化の方法。
【請求項１８】
空気のイオン化回路であって、
空気のイオン化ユニットと、
陽イオンの発生を制限して、陽イオンと陰イオンとの間の所定の比率を得るための回路制御部分と
を備えることを特徴とするイオン化回路。
【請求項１９】
前記回路制御部分は、イオン化電圧の正成分を低減させて、陽イオンの発生の前記制限を得るための電気的コンポーネント（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、１５〜１７、１９）を備えることを特徴とする請求項１８に記載のイオン化回路。
【請求項２０】
前記イオン化ユニットは、誘電材料体により離隔された２つの電極を備え、前記２つの電極（４ｃ、１２）の一方がアースに接続され、他方（３ｃ、１１）に、ゼロ電圧に対して交流の傾向を経時的に示す電圧Ｖ（ｔ）が供給され、前記電圧Ｖ（ｔ）の負半波に関連づけられたＲＭＳ値（Ｖｅｆｆ，−）が、正半波に関連づけられたＲＭＳ値（Ｖｅｆｆ，＋）よりも大きいことを特徴とする請求項１９に記載のイオン化回路。
【請求項２１】
前記イオン化ユニット（２４）は、インパルスタイプの給電回路（３３）に接続された一次巻線（２７）と、前記イオン化ユニット（２４）の少なくとも１つの電極（２１）に接続された二次巻線（２６）とを備える高電圧ゲート（ＨＶＧ）変圧器に接続されていることを特徴とする請求項１８に記載のイオン化回路。
【請求項２２】
前記変圧器の前記一次巻線（２７）は、少なくとも１つの電気スイッチ（３１）によりアースに接続されることにより、前記スイッチが閉じることによって前記変換器の前記一次巻線中に電流を誘発し、前記スイッチが開くことによって、前記二次巻線内の電流のインパルスおよび前記イオン化ユニットへのエネルギー移送を実現することを特徴とする請求項２１に記載のイオン化回路。
【請求項１】
イオン化の方法であって、空気のイオン化が、陽イオンの発生を制限するように制御され、それにより陽イオンと陰イオンとの間の所定の比率が得られることを特徴とする方法。
【請求項２】
イオン化電圧の正成分を減衰または低減させて、陽イオンの発生の前記制限を達成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記空気は、誘電材料体により離隔された２つの電極を備える少なくとも１つのイオン化ユニットによりイオン化され、
前記２つの電極の一方（４ｃ、１２）がアースに接続され、他方の電極（３ｃ、１１）に、ゼロ電圧に対して交流の傾向を経時的に示す電圧Ｖ（ｔ）を供給され、
前記電圧Ｖ（ｔ）の負半波に関連づけられたＲＭＳ値（Ｖｅｆｆ，−）が、正半波に関連づけられたＲＭＳ値（Ｖｅｆｆ，＋）よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
通電状態の前記電極（３ｃ、１１）は、高電圧ゲート（ＨＶＧ）変圧器の二次巻線に接続され、
前記電極（３ｃ、１１）に供給される電圧信号の正半波は、受動コンポーネント（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、１５〜１９）により減衰されることによって、前記正半波のピーク値の平滑化が得られることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記イオン化ユニットは、誘電チューブと、前記誘電チューブの内部および外部にそれぞれ存在する２つの電極とを備えるチューブタイプであることを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記イオン化ユニットは、
正極（３ｃ）に接続された電極もしくはニードルまたは複数のニードルと、負極（４ｃ）に接続された対応する１つまたは複数のニードルとを備えるニードルタイプであることを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
【請求項７】
前記空気は、正の直流電圧が供給される、陽イオンを発生するための少なくとも１つの電極（３ｃ）と、負の直流電圧が供給される、陰イオンを発生するための少なくとも１つの電極（４ｃ）とを備える少なくとも１つのイオン化ユニットによりイオン化され、
前記負の直流電圧は、前記正の直流電圧よりも大きい絶対値を有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記空気のイオン化を引き起こす電界の電圧が、２から５ｋＶの間、より好ましくは２から３ｋＶの間の公称値を有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記電界は、２０から６０ｋＨｚの間、より好ましくは４５から５０ｋＨｚの間の振動周波数を有することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
イオン化ユニット（２４）が、高電圧ゲート（ＨＶＧ）変圧器による給電を受け、
前記変圧器は、インパルスタイプの給電回路（３３）に接続された一次巻線（２７）と、前記イオン化デバイス（２４）の少なくとも１つの電極（２１）に接続された二次巻線（２６）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記変圧器の前記一次巻線（２７）は、少なくとも１つの電子スイッチ（３１）によりアースに接続され、それにより、前記スイッチが閉じることによって前記変圧器の前記一次巻線中に電流が誘発され、前記スイッチが開くことによって、前記二次巻線内の電流のインパルスと、前記イオン化デバイスへのエネルギー移送が引き起こされることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記スイッチの開閉頻度は、２つのインパルス間の期間が、前記スイッチの閉時間中に前記一次巻線中を電流が通過することから得られるエネルギーを、前記二次巻線に移送するために必要な期間に実質的に等しくなるようなものであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記比率は、好ましくは約１：４、すなわち、陽イオンが２／１０、陰イオンが８／１０であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
陽イオンの前記制限は、イオン化回路に供給するステップと、時間に対して前記交流電流の正半波および負半波を上昇させるステップと、前記正半波を低下させるステップと、イオン化ユニットの第１の電極に結果的に得られる電圧を供給するステップとにより得られ、前記イオン化ユニットは、接地された第２の電極を有することを特徴とする請求項１に記載のイオン化の方法。
【請求項１５】
前記正半波および前記負半波は、前記イオン化ユニットの受動構成要素により、正の電圧値および負の電圧値を有する電流の直流電圧において整流され、前記正の電圧値は、前記負の電圧値の絶対値よりも小さいことを特徴とする請求項１４に記載のイオン化の方法。
【請求項１６】
前記上昇させるステップは、前記電圧を、好ましくは８００ＶＡＣの値にまで上昇させることを特徴とする請求項１４に記載のイオン化の方法。
【請求項１７】
前記低下させるステップは、前記正半波（Ｓ１）の所定の上方部分（Ｓ１’）を平滑化することを特徴とする請求項１４に記載のイオン化の方法。
【請求項１８】
空気のイオン化回路であって、
空気のイオン化ユニットと、
陽イオンの発生を制限して、陽イオンと陰イオンとの間の所定の比率を得るための回路制御部分と
を備えることを特徴とするイオン化回路。
【請求項１９】
前記回路制御部分は、イオン化電圧の正成分を低減させて、陽イオンの発生の前記制限を得るための電気的コンポーネント（３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、１５〜１７、１９）を備えることを特徴とする請求項１８に記載のイオン化回路。
【請求項２０】
前記イオン化ユニットは、誘電材料体により離隔された２つの電極を備え、前記２つの電極（４ｃ、１２）の一方がアースに接続され、他方（３ｃ、１１）に、ゼロ電圧に対して交流の傾向を経時的に示す電圧Ｖ（ｔ）が供給され、前記電圧Ｖ（ｔ）の負半波に関連づけられたＲＭＳ値（Ｖｅｆｆ，−）が、正半波に関連づけられたＲＭＳ値（Ｖｅｆｆ，＋）よりも大きいことを特徴とする請求項１９に記載のイオン化回路。
【請求項２１】
前記イオン化ユニット（２４）は、インパルスタイプの給電回路（３３）に接続された一次巻線（２７）と、前記イオン化ユニット（２４）の少なくとも１つの電極（２１）に接続された二次巻線（２６）とを備える高電圧ゲート（ＨＶＧ）変圧器に接続されていることを特徴とする請求項１８に記載のイオン化回路。
【請求項２２】
前記変圧器の前記一次巻線（２７）は、少なくとも１つの電気スイッチ（３１）によりアースに接続されることにより、前記スイッチが閉じることによって前記変換器の前記一次巻線中に電流を誘発し、前記スイッチが開くことによって、前記二次巻線内の電流のインパルスおよび前記イオン化ユニットへのエネルギー移送を実現することを特徴とする請求項２１に記載のイオン化回路。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【公表番号】特表２０１３−５１４６１９（Ｐ２０１３−５１４６１９Ａ）
【公表日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４３９２０（Ｐ２０１２−５４３９２０）
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５５８２７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０７３７３２
【国際公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（５１２１５６７２９）ペリソ・ソシエテ・アノニム (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５５８２７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０７３７３２
【国際公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（５１２１５６７２９）ペリソ・ソシエテ・アノニム (1)
【Ｆターム（参考）】
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