高電圧発生回路、イオン発生装置及び静電霧化装置
【課題】ブレークオーバー電流と保持電流とが同等の値を有するスイッチング素子の場合でも、安定したスイッチング動作を確保することができる高電圧発生回路、イオン発生装置及び静電霧化装置を提供する。
【解決手段】スイッチング部１４と昇圧部１７との間に、昇圧部１７とは結合していないインダクタンス２３を接続する。インダクタンス２３は、スイッチング素子１５がターンオンしたとき、スイッチング素子１５に逆起電力の誘起電圧Ｖｋを発生する。このため、ブレークオーバー電流が保持電流と同等の値をとるスイッチング素子１５を使用したとき、スイッチング素子１５の確実なターンオフを狙って充電電流Ｉｒを保持電流以上に設定しても、ターンオン時には、スイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓが保持電流を下回る。よって、スイッチング素子１５が確実にターンオフに移行する。
【解決手段】スイッチング部１４と昇圧部１７との間に、昇圧部１７とは結合していないインダクタンス２３を接続する。インダクタンス２３は、スイッチング素子１５がターンオンしたとき、スイッチング素子１５に逆起電力の誘起電圧Ｖｋを発生する。このため、ブレークオーバー電流が保持電流と同等の値をとるスイッチング素子１５を使用したとき、スイッチング素子１５の確実なターンオフを狙って充電電流Ｉｒを保持電流以上に設定しても、ターンオン時には、スイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓが保持電流を下回る。よって、スイッチング素子１５が確実にターンオフに移行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極等に高電圧を印加する高電圧発生回路、イオン発生装置及び静電霧化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家電製品の分野では、イオン粒子を空気中に放出可能なイオン発生装置や、ナノメータサイズの帯電微粒子水を空気中に放出可能な静電霧化装置等が広く普及してきている。これら装置は、放電電極に高電圧を印加することにより、イオン発生装置の場合はイオン粒子を、静電霧化装置の場合は帯電微粒子水を、それぞれ空気中に放出する。
【０００３】
この種のイオン発生装置や霧化静電装置には、図７に示すような高電圧発生回路８１（例えば特許文献１等参照）が設けられている。高電圧発生回路８１には、電源部８２から出力された直流電力を充電可能な充電部８３が設けられている。充電部８３は、抵抗８４及びコンデンサ８５の直列回路からなる。抵抗８４及びコンデンサ８５の中間端子と、電源部８２の−端子との間には、充電部８３の電圧によりスイッチング状態が切り換わるスイッチング部８６が接続されている。スイッチング部８６は、スイッチング素子８７及びダイオード８８の直列回路からなる。
【０００４】
充電部８３のコンデンサ８５とスイッチング部８６のダイオード８８との間には、１次側の電圧を昇圧する昇圧部８９が接続されている。昇圧部８９の２次側には、昇圧部８９から出力された２次電圧を整流する整流部９０が接続されている。整流部９０は、ダイオード９１及びコンデンサ９２の回路からなる。整流部９０には、整流後の高電圧が印加される高電圧出力部９３が接続されている。高電圧出力部９３は、いわゆる放電電極であり、高電圧が印加されると、イオン粒子や帯電微粒子水を発生する。
【０００５】
ここで、電源部８２から直流電圧が充電部８３に供給されると、抵抗８４に流れる充電電流Ｉ１によって、充電部８３のコンデンサ８５が充電される。このとき、図８に示すスイッチング素子８７の特性波形図のように、コンデンサ８５の充電電圧Ｖ１が所定電圧、つまりスイッチング素子８７のブレークオーバー電圧に達すると、スイッチング素子８７がターンオンして導通状態となる。よって、コンデンサ８５に充電された電荷が放電され、昇圧部８９の１次側に電圧が印加される。
【０００６】
スイッチング素子８７がターンオンすると、コンデンサ８５から出力された放電電流Ｉ２が昇圧部８９の１次側を通り、これがスイッチング素子８７の負荷電流Ｉ３となって流れる。なお、スイッチング素子８７の負荷電流Ｉ３は、抵抗８４による充電電流Ｉ１と、コンデンサ８５からの放電電流Ｉ２とを合わせた電流となっている。このとき、コンデンサ８５の放電によるパルス電圧が昇圧部８９の１次側にかかり、昇圧部８９の２次側からインパルス状の高電圧が出力される。
【０００７】
整流部９０にインパルス状の高電圧が入力されると、この高電圧がダイオード９１及びコンデンサ９２によって順電圧の期間に整流され、正の直流高電圧を高電圧出力部９３に出力される。高電圧出力部９３に直流高電圧が印加されると、放電電極にてコロナ放電が発生し、放電電極からイオン粒子や帯電微粒子水が発生する。
【０００８】
ところで、特許文献１には、微粒子発生量を多くするために、充電電流Ｉ１を一定にする技術思想が開示されている。また、オンしたスイッチング素子８７をより確実にオフするために、一定の充電電流Ｉ１をスイッチング素子８７の保持電流以下に設定する技術思想も開示されている。よって、オフ動作時、コンデンサ８５からの放電電流Ｉ２が「０」になれば、スイッチング素子８７に流れる電流は充電電流Ｉ１のみになるので、スイッチング素子８７は必ずターンオフされ、安定したスイッチング動作が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１８９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、スイッチング素子８７には、図８に示すようなブレークオーバー電流が保持電流よりも小さい特性を有する種類（スイッチング素子８７ａ）の他に、図９に示すようなブレークオーバー電流が保持電流と同等の値をとる種類（スイッチング素子８７ｂ）も存在する。なお、スイッチング素子８７ａは、ブレークオーバー電流が低い型の種類である。一方、スイッチング素子８７ｂは、ブレークオーバー電流が高い型の種類である。
【００１１】
特許文献１の技術思想は、スイッチング素子８７ａの場合、充電電圧Ｖ１がブレークオーバー電圧に達したとき、回路に流れる電流（充電電流Ｉ１）はブレークオーバー電流を超えてスイッチング素子８７ａがオンするので、問題なく有効である。一方、スイッチング素子８７ｂの場合は、充電電流Ｉ１を保持電流以下に設定すると、充電電圧Ｖ１がブレークオーバー電圧に達しても、そのときに回路に流れる電流（充電電流Ｉ１）がブレークオーバー電流に達しないため、スイッチング素子８７ｂがオン状態に移行できず、高電圧を出力できない問題が発生する可能性があった。
【００１２】
これを解決する一例としては、スイッチング素子８７ｂにおいて、充電電流Ｉ１を保持電流以上に設定し、オフ動作時、昇圧トランスのリーケージインダクタンスによる誘起電圧を利用して、スイッチング素子８７ｂの負荷電流Ｉ３を保持電流以下にする方法が想定される。しかし、高電圧発生回路８１を安価かつ小型にするには、昇圧トランスを効率のよいものとする必要があり、こうなると逆にリーケージインダクタンスが期待できなくなるので、トレードオフの関係から採用には不向きである。
【００１３】
また、特許文献１の技術思想は、安定したオフ動作の確保のために充電電流Ｉ１を保持電流以下に設定しているが、こうすると充電部８３のコンデンサ８５を充電するのに時間がかかってしまう。このため、特許文献１の技術思想では、スイッチング素子８７ｂの発振周波数を高くすることができず、２次側の出力電圧を所望の高電圧まで高めることができない問題もあった。
【００１４】
本発明の目的は、ブレークオーバー電流と保持電流とが同等の値を有するスイッチング素子の場合でも、安定したスイッチング動作を確保することができる高電圧発生回路、イオン発生装置及び静電霧化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記問題点を解決するために、本発明では、電源部から取得した直流電圧を充電部にて充電し、この充電電圧がスイッチング素子のブレークオーバー電圧に達すると該スイッチング素子がターンオンし、前記スイッチング素子に流れる電流が保持電流より低い値になると該スイッチング素子がターンオフし、前記スイッチング素子がこのオンオフを繰り返すことにより生成したパルス状の電圧を、昇圧部にて昇圧して出力する高電圧発生回路において、前記ターンオン時に前記スイッチング素子に流れる電流を該スイッチング素子から抜くことにより、前記スイッチング素子のターンオフの動作を確保する安定化部を備えたことを要旨とする。
【００１６】
本発明では、前記安定化部は、前記昇圧部の昇圧に関係しないインダクタンスであることを要旨とする。
本発明では、前記安定化部は、前記ターンオン時、前記スイッチング素子に接続されたスイッチング部材をオンさせることにより、前記スイッチング素子に流れる電流を別経路に流して抜くスイッチング回路であることを要旨とする。
【００１７】
本発明では、前記スイッチング回路には、抵抗及びコンデンサが設けられ、当該抵抗及びコンデンサのＣＲ時定数によって、前記スイッチング素子から抜く電流値が設定可能となっていることを要旨とする。
【００１８】
本発明では、電源部から取得した直流電圧を充電部にて充電し、この充電電圧が高電圧発生回路のスイッチング素子のブレークオーバー電圧に達すると該スイッチング素子がターンオンし、前記スイッチング素子に流れる電流が保持電流より低い値になると該スイッチング素子がターンオフし、前記スイッチング素子がこのオンオフを繰り返すことにより生成したパルス状の電圧を、昇圧部にて昇圧し、昇圧後の高電圧を放電電極に印加して、当該放電電極からイオン粒子を放出するイオン発生装置において、前記高電圧発生回路は、前記ターンオン時に前記スイッチング素子に流れる電流を該スイッチング素子から抜くことにより、前記スイッチング素子のターンオフの動作を確保する安定化部を備えたことを要旨とする。
【００１９】
本発明では、電源部から取得した直流電圧を充電部にて充電し、この充電電圧が高電圧発生回路のスイッチング素子のブレークオーバー電圧に達すると該スイッチング素子がターンオンし、前記スイッチング素子に流れる電流が保持電流より低い値になると該スイッチング素子がターンオフし、前記スイッチング素子がこのオンオフを繰り返すことにより生成したパルス状の電圧を、昇圧部にて昇圧し、昇圧後の高電圧を放電電極及び対向電極の間に印加して、当該放電電極に発生した帯電微粒子水を前記対向電極から放出する静電霧化装置において、前記高電圧発生回路は、前記ターンオン時に前記スイッチング素子に流れる電流を該スイッチング素子から抜くことにより、前記スイッチング素子のターンオフの動作を確保する安定化部を備えたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ブレークオーバー電流と保持電流とが同等の値を有するスイッチング素子の場合でも、安定したスイッチング動作を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の静電霧化装置のブロック図。
【図２】高電圧発生回路の回路図。
【図３】高電圧発生回路の概略構成を示すブロック図。
【図４】第２実施形態の高電圧発生回路の回路図。
【図５】別例のイオン発生装置の概略を示す構成図。
【図６】他の別例の静電霧化装置のブロック図。
【図７】従来の高電圧発生回路の回路図。
【図８】ブレークオーバー電流が保持電流よりも小さい特性を有するスイッチング素子の特性波形図。
【図９】ブレークオーバー電流が保持電流と同等の値をとるスイッチング素子の特性波形図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した高電圧発生回路、イオン発生装置及び静電霧化装置の第１実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００２３】
図１に示すように、静電霧化装置１には、電源２から電源電力を入力する電源回路３が設けられている。電源回路３には、静電霧化装置１のコントロールユニットであるマイクロコンピュータ４が接続されている。マイクロコンピュータ４は、ペルチェ用電源回路５を介してペルチェユニット６の放電電極７に接続されている。ペルチェユニット６には、放電電極７の向かい側に対向電極８が設けられている。
【００２４】
静電霧化装置１には、放電電極７に高電圧を出力する高電圧発生回路９が設けられている。高電圧発生回路９は、入力側が電源回路３に接続されるとともに、出力側が放電電極７に接続されている。高電圧発生回路９は、電源回路３から取得した電圧を直流の高電圧（例えば数1000ｋＶ）に変換し、この直流高電圧を放電電極７に出力する。
【００２５】
放電電極７がマイクロコンピュータ４によってペルチェ方式により冷却されると、放電電極７の表面に水分が付着する。この状態で高電圧発生回路９から放電電極７に高電圧が印加されると、放電電極７にはマイナスに帯電した水が付着するとともに、放電電極７と対向電極８との間に、放電電極７に付着した水を吸引する力が発生する。そして、放電電極７に付着した水の吸引力と重力とのバランスが臨界点に達すると、放電電極７に付着した水が分裂をし始め、最終的にミスト状の帯電微粒子水となって外部に放出される。
【００２６】
図２及び図３に示すように、高電圧発生回路９には、電源部１０から出力された直流電力を充電可能な充電部１１が設けられている。電源部１０は、電源２及び電源回路３によって構成される電源部分である。充電部１１は、抵抗１２及びコンデンサ１３の直列回路からなる。充電部１１は、電源部１０から直流電力が供給されたとき、抵抗１２に流れる充電電流Ｉｒにてコンデンサ１３を蓄電する。また、電源部１０は、電源回路３において高電圧発生回路９に電力供給を行う部分のことを言う。
【００２７】
抵抗１２及びコンデンサ１３の中間端子と、電源部１０の−端子との間には、充電部１１の電圧によりスイッチング状態が切り換わるスイッチング部１４が接続されている。スイッチング部１４は、スイッチング素子１５及びダイオード１６の直列回路からなり、充電部１１のコンデンサ１３の電圧によりスイッチング素子１５のオンオフが切り換わる。スイッチング素子１５は、例えばサイリスタやサイダック等からなる。スイッチング素子１５は、自身にかかる電圧がブレークオーバー電圧に達すると、ターンオンして導通状態となる。また、ターンオンしたスイッチング素子１５は、自身に流れる負荷電流Ｉｓが保持電流以下になると、ターンオフする。
【００２８】
本例のスイッチング素子１５は、背景技術の図９に示すような、ブレークオーバー電流と保持電流とが同等の値を有する特性を持つ種類が使用されている。また、スイッチング素子１５の確実なターンオンを確保するために、抵抗１２の充電電流Ｉｒは、スイッチング素子１５の保持電流以上に設定されている。抵抗１２の充電電流Ｉｒをスイッチング素子１５の保持電流以上にする設定は、例えば抵抗１２を低い値とすることにより行う。
【００２９】
充電部１１のコンデンサ１３とスイッチング部１４のダイオード１６との間には、１次側の電圧を昇圧する昇圧部１７が接続されている。昇圧部１７には、昇圧トランスが使用されている。昇圧部１７は、スイッチング部１４がオンするタイミングで発生する１次電圧を、所定電圧に昇圧して２次側に出力する。
【００３０】
昇圧部１７の２次側には、昇圧部１７から出力された２次電圧を直流に整流する整流部１８が接続されている。整流部１８は、ダイオード１９及びコンデンサ２０の回路からなる。整流部１８は、整流後の直流の高電圧を高電圧出力部２１、つまり放電電極７に印加する。
【００３１】
スイッチング部１４のダイオード１６と昇圧部１７の１次側との間には、スイッチング部１４のオフ動作を安定に実行させる安定化部２２が設けられている。安定化部２２は、充電部１１のコンデンサ１３と、スイッチング部１４と、昇圧部１７の１次側とに対し、直列に接続されている。安定化部２２は、昇圧部１７に対して結合のない、つまり昇圧に関係しないインダクタンス２３からなる。インダクタンス２３の誘起電圧Ｖｋは、スイッチング素子１５にかかる電圧に対して負電圧となっている。
【００３２】
次に、本例の高電圧発生回路９の動作を、図２を用いて説明する。
電源部１０から充電部１１に直流電力が供給されると、抵抗１２に流れる充電電流Ｉｒによってコンデンサ１３が充電される。そして、コンデンサ１３の充電電圧Ｖｃが所定電圧、つまりスイッチング素子１５のブレークオーバー電圧に達すると、スイッチング素子１５がターンオンして導通状態となる。これにより、コンデンサ１３に充電された電荷が昇圧部１７の１次側に放電される。
【００３３】
スイッチング素子１５がターンオンすると、コンデンサ１３の放電電流Ｉｃが負荷電流Ｉｓの一部となって、昇圧部１７の１次側と、結合のないインダクタンス２３とに流れる。なお、スイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓは、抵抗１２による充電電流Ｉｒと、コンデンサ１３からの放電電流Ｉｃとを合わせた電流となっている。コンデンサ１３が放電したとき、昇圧部１７の１次側には電圧がかかり、この電圧が昇圧部１７によって昇圧されて、昇圧部１７の２次側から高電圧が出力される。
【００３４】
また、コンデンサ１３の放電によるパルス電圧は、結合のないインダクタンス２３にかかるため、インダクタンス２３には、逆起電力として誘起電圧Ｖｋが発生する。このため、スイッチング素子１５がターンオンしてから暫くすると、スイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓが保持電流以下となり、スイッチング素子１５がターンオフする。
【００３５】
そして、コンデンサ１３の充電電圧Ｖｃがスイッチング素子１５のブレークオーバー電圧に達することによるスイッチング素子１５のターンオンと、スイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓが保持電流以下になることによるスイッチング素子１５のターンオフとが繰り返し実行される。このため、昇圧部１７の１次側に矩形波のパルス電圧がかかり、昇圧部１７の２次側からは、インパルス状の高電圧が出力される。インパルス状とは、波形が急激に最高値まで上昇し、そこから緩やかに下降する波形形状のことを言う。
【００３６】
整流部１８は、昇圧部１７の２次側から出力されたインパルス状の高電圧を、ダイオード１９及びコンデンサ２０により順電圧の期間のみ整流し、正の直流高電圧を高電圧出力部２１に出力する。正の直流高電圧が高電圧出力部２１の放電電極７に印加されると、放電電極７においてコロナ放電が発生し、これにより放電電極７から帯電微粒子水が発生する。
【００３７】
以上により、本例においては、充電電流Ｉｒを保持電流以上に設定したので、スイッチング素子１５が図９に示す特性を持つ型の種類であっても、スイッチング素子１５の確実なターンオンが確保される。また、ターンオン時には、結合のないインダクタンス２３によりスイッチング素子１５に逆起電力（負電圧）がかけられて、スイッチング素子１５から電流が抜かれる。よって、スイッチング素子１５の確実なターンオンを狙って充電電流Ｉｒを保持電流以上に設定しても、結合のないインダクタンス２３の逆起電力にてスイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓが保持電流を下回るので、スイッチング素子１５のターンオフも確保される。従って、スイッチング素子１５のターンオン及びターンオフの両方の動作が確保されるので、スイッチング素子１５の安定したオンオフ動作を確保することが可能となる。
【００３８】
また、スイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓを、結合のないインダクタンス２３によって抜くことが可能となれば、充電電流Ｉｒを高くしてもスイッチング素子１５のターンオフは確保されるので、充電電流Ｉｒを高く設定することは何ら問題ない。よって、充電電流Ｉｒを高くできれば、その分だけ高電圧発生回路９の発振周波数を高くすることも可能となる。従って、高電圧発生回路９から出力される電圧値を、所望の高電圧まで高く設定することが可能となる。
【００３９】
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）高電圧発生回路９に安定化部２２を設けたので、ブレークオーバー電流と保持電流とが同等の値を有するスイッチング素子１５の場合でも、スイッチング素子１５の安定したオンオフ動作を確保することができる。また、高電圧発生回路９の発振周波数を高くすることも可能となるので、所望の高電圧を得ることもできる。
【００４０】
（２）安定化部２２としてインダクタンス２３を使用するので、安定化部２２を安価に済ませることができる。また、安定化部２２の構成を、インダクタンス２３を設けるだけという簡素な構成で済ますこともできる。
【００４１】
（３）安定化部２２をインダクタンス２３とすれば、インダクタンス２３は配置場所を問わないので、例えばインダクタンス２３を高電圧発生回路９のみならず、昇圧部１７に組み込むことも可能となる。よって、安定化部２２の配置自由度が増すことになる。また、インダクタンス２３（安定化部２２）は、パターン巻線によって部品を省略することもできる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図４に従って説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態に記載の安定化部２２の構成を変更したのみの実施例である。よって、第１実施形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４３】
図４に示すように、本例の安定化部２２は、スイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓを、別のスイッチング素子にて抜くスイッチング回路５０からなる。本例のスイッチング回路５０は、スイッチング素子１５のターンオン時、充電電流Ｉｒを別経路に流すことにより、スイッチング素子１５に流れる負荷電流Ｉｓを抜いて、負荷電流Ｉｓを保持電流よりも低い値、つまりスイッチング素子１５をターンオフさせる構成となっている。
【００４４】
以下説明すると、充電部１１の抵抗１２と、電源部１０の−端子との間には、抵抗５１、トランジスタ５２及び抵抗５３の直列回路が接続されている。トランジスタ５２は、コレクタ端子が抵抗５１を介して抵抗１２及びコンデンサ１３の中間端子に接続され、エミッタ端子が抵抗５３を介してグランドに接地されている。また、トランジスタ５２のベース端子は、抵抗５４を介してスイッチング素子１５及びダイオード１６の中間端子に接続されている。トランジスタ５２のベース端子及び抵抗５４の中間端子とグランドとの間には、コンデンサ５５が接続されている。なお、トランジスタ５２がスイッチング部材に相当する。
【００４５】
ここで、スイッチング素子１５がターンオンし、抵抗１２の充電電流Ｉｒとコンデンサ１３からの放電電流Ｉｃとがスイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓとなって昇圧部１７の１次側に流れたとする。このとき、スイッチング部１４のダイオード１６において順方向電圧が発生し、抵抗５４に電流が流れ、コンデンサ５５が充電される。
【００４６】
コンデンサ５５の充電時、コンデンサ５５の充電電圧Ｖｒが所定電圧、つまりベース−エミッタ電圧に達すると、トランジスタ５２のコレクタ−エミッタ間が導通状態となる。このため、充電部１１の抵抗１２を流れる電流は、スイッチング素子１５とトランジスタ５２とに分流され、結果、スイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓが保持電流を下回り、スイッチング素子１５がターンオフする。
【００４７】
スイッチング素子１５がターンオフすると、コンデンサ５５の充電電圧Ｖｒが徐々に低下していく。このとき、コンデンサ５５の充電電圧Ｖｒがベース−エミッタ電圧以下となると、トランジスタ５２のコレクタ−エミッタ間が遮断され、抵抗１２による充電電流Ｉｒにてコンデンサ１３が再充電される。
【００４８】
この後は、コンデンサ１３の充電、スイッチング素子１５のターンオン、トランジスタ５２のオン、スイッチング素子１５のターンオフ、トランジスタ５２のオフという一連の動作が繰り返し実行される。これにより、昇圧部１７の１次側に矩形波のパルス電圧がかかり、昇圧部１７の２次側からは、インパルス状の高電圧が出力される。よって、高電圧発生回路９から直流高電圧が放電電極７に印加され、放電電極７から帯電微粒子水が放出される。
【００４９】
本実施形態の構成によれば、第１実施形態に記載の（１）に加え、以下の効果を得ることができる。
（４）安定化部２２をトランジスタ、抵抗及びコンデンサの汎用デバイスからなるスイッチング回路５０としたので、安定化部２２の構成を安価に済ませることができる。
【００５０】
（５）抵抗５４及びコンデンサ５５のＣＲ時定数を調整すれば、ターンオン時にスイッチング素子１５から抜く電流量を適宜調整することができる。よって、高電圧発生回路９の発振周波数を高くするために充電電流Ｉｒを高めに設定しても、抵抗５４及びコンデンサ５５のＣＲ時定数を調整することにより、スイッチング素子１５の確実なターンオフが確保される。よって、スイッチング素子１５のオンオフ動作の確保と、発振周波数を高くすることによる所望の高電圧確保とを両立することができる。
【００５１】
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・第１及び第２実施形態において、図５に示すように、本例の高電圧発生回路９をイオン発生装置６１に採用してもよい。イオン発生装置６１は、高電圧発生回路９から高電圧を放電電極７に印加することにより、放電電極７からイオン粒子を発生するものである。
【００５２】
・第１及び第２実施形態において、図６に示すように、高電圧発生回路９から出力される高電圧を対向電極８に印加して、２極間に電位差を持たせるものでもよい。
・第１及び第２実施形態において、放電電極７（対向電極８）は複数設けられていてもよい。
【００５３】
・第１及び第２実施形態において、スイッチング素子１５は、ブレークオーバー電流と保持電流とがほぼ同じ値をとるものであれば、素子種類は特に限定されない。
・第１及び第２実施形態において、高電圧発生回路９の電源２は、直流電源に限定されず、例えば商用の交流電源を直流に整流して、これを電源としてもよい。
【００５４】
・第１及び第２実施形態において、昇圧部１７は、トランス以外の部材を使用してもよい。
・第１及び第２実施形態において、安定化部は、第１実施形態に示すインダクタンス２３や、第２実施形態に示すスイッチング回路５０に限定されない。要は、ターンオン時にスイッチング素子１５から電流を抜くことができるものであれば、どのようなものを使用してもよい。
【００５５】
・第１実施形態において、昇圧部１７に結合されないインダクタンス２３は、昇圧部１７に部品として一体に組み込まれているものでもよい。
・第２実施形態において、スイッチング回路５０は、実施形態に述べた抵抗５１，５３，５４、トランジスタ５２及びコンデンサ５５により構成される回路に限定されず、使用するデバイスは適宜変更可能である。
【００５６】
・第１及び第２実施形態において、高電圧発生回路９から整流部１８を省略して、パルス状の高電圧を出力する回路としてもよい。
・第１及び第２実施形態において、高電圧発生回路９から出力される電圧は、正又は負のどちらでもよい。
【００５７】
・第１及び第２実施形態において、高電圧発生回路９は、静電霧化装置１やイオン発生装置６１に使用されることに限らず、その他の機器や装置に使用してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１…静電霧化装置、７…放電電極、８…対向電極、９…高電圧発生回路、１０…電源部、１１…充電部、１５…スイッチング素子、１７…昇圧部、１８…整流部、２２…安定化部、２３…インダクタンス、５０…スイッチング回路、５２…スイッチング部材としてのトランジスタ、５４…抵抗、５５…コンデンサ、６１…イオン発生装置、Ｖｃ…充電電圧。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極等に高電圧を印加する高電圧発生回路、イオン発生装置及び静電霧化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家電製品の分野では、イオン粒子を空気中に放出可能なイオン発生装置や、ナノメータサイズの帯電微粒子水を空気中に放出可能な静電霧化装置等が広く普及してきている。これら装置は、放電電極に高電圧を印加することにより、イオン発生装置の場合はイオン粒子を、静電霧化装置の場合は帯電微粒子水を、それぞれ空気中に放出する。
【０００３】
この種のイオン発生装置や霧化静電装置には、図７に示すような高電圧発生回路８１（例えば特許文献１等参照）が設けられている。高電圧発生回路８１には、電源部８２から出力された直流電力を充電可能な充電部８３が設けられている。充電部８３は、抵抗８４及びコンデンサ８５の直列回路からなる。抵抗８４及びコンデンサ８５の中間端子と、電源部８２の−端子との間には、充電部８３の電圧によりスイッチング状態が切り換わるスイッチング部８６が接続されている。スイッチング部８６は、スイッチング素子８７及びダイオード８８の直列回路からなる。
【０００４】
充電部８３のコンデンサ８５とスイッチング部８６のダイオード８８との間には、１次側の電圧を昇圧する昇圧部８９が接続されている。昇圧部８９の２次側には、昇圧部８９から出力された２次電圧を整流する整流部９０が接続されている。整流部９０は、ダイオード９１及びコンデンサ９２の回路からなる。整流部９０には、整流後の高電圧が印加される高電圧出力部９３が接続されている。高電圧出力部９３は、いわゆる放電電極であり、高電圧が印加されると、イオン粒子や帯電微粒子水を発生する。
【０００５】
ここで、電源部８２から直流電圧が充電部８３に供給されると、抵抗８４に流れる充電電流Ｉ１によって、充電部８３のコンデンサ８５が充電される。このとき、図８に示すスイッチング素子８７の特性波形図のように、コンデンサ８５の充電電圧Ｖ１が所定電圧、つまりスイッチング素子８７のブレークオーバー電圧に達すると、スイッチング素子８７がターンオンして導通状態となる。よって、コンデンサ８５に充電された電荷が放電され、昇圧部８９の１次側に電圧が印加される。
【０００６】
スイッチング素子８７がターンオンすると、コンデンサ８５から出力された放電電流Ｉ２が昇圧部８９の１次側を通り、これがスイッチング素子８７の負荷電流Ｉ３となって流れる。なお、スイッチング素子８７の負荷電流Ｉ３は、抵抗８４による充電電流Ｉ１と、コンデンサ８５からの放電電流Ｉ２とを合わせた電流となっている。このとき、コンデンサ８５の放電によるパルス電圧が昇圧部８９の１次側にかかり、昇圧部８９の２次側からインパルス状の高電圧が出力される。
【０００７】
整流部９０にインパルス状の高電圧が入力されると、この高電圧がダイオード９１及びコンデンサ９２によって順電圧の期間に整流され、正の直流高電圧を高電圧出力部９３に出力される。高電圧出力部９３に直流高電圧が印加されると、放電電極にてコロナ放電が発生し、放電電極からイオン粒子や帯電微粒子水が発生する。
【０００８】
ところで、特許文献１には、微粒子発生量を多くするために、充電電流Ｉ１を一定にする技術思想が開示されている。また、オンしたスイッチング素子８７をより確実にオフするために、一定の充電電流Ｉ１をスイッチング素子８７の保持電流以下に設定する技術思想も開示されている。よって、オフ動作時、コンデンサ８５からの放電電流Ｉ２が「０」になれば、スイッチング素子８７に流れる電流は充電電流Ｉ１のみになるので、スイッチング素子８７は必ずターンオフされ、安定したスイッチング動作が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１８９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、スイッチング素子８７には、図８に示すようなブレークオーバー電流が保持電流よりも小さい特性を有する種類（スイッチング素子８７ａ）の他に、図９に示すようなブレークオーバー電流が保持電流と同等の値をとる種類（スイッチング素子８７ｂ）も存在する。なお、スイッチング素子８７ａは、ブレークオーバー電流が低い型の種類である。一方、スイッチング素子８７ｂは、ブレークオーバー電流が高い型の種類である。
【００１１】
特許文献１の技術思想は、スイッチング素子８７ａの場合、充電電圧Ｖ１がブレークオーバー電圧に達したとき、回路に流れる電流（充電電流Ｉ１）はブレークオーバー電流を超えてスイッチング素子８７ａがオンするので、問題なく有効である。一方、スイッチング素子８７ｂの場合は、充電電流Ｉ１を保持電流以下に設定すると、充電電圧Ｖ１がブレークオーバー電圧に達しても、そのときに回路に流れる電流（充電電流Ｉ１）がブレークオーバー電流に達しないため、スイッチング素子８７ｂがオン状態に移行できず、高電圧を出力できない問題が発生する可能性があった。
【００１２】
これを解決する一例としては、スイッチング素子８７ｂにおいて、充電電流Ｉ１を保持電流以上に設定し、オフ動作時、昇圧トランスのリーケージインダクタンスによる誘起電圧を利用して、スイッチング素子８７ｂの負荷電流Ｉ３を保持電流以下にする方法が想定される。しかし、高電圧発生回路８１を安価かつ小型にするには、昇圧トランスを効率のよいものとする必要があり、こうなると逆にリーケージインダクタンスが期待できなくなるので、トレードオフの関係から採用には不向きである。
【００１３】
また、特許文献１の技術思想は、安定したオフ動作の確保のために充電電流Ｉ１を保持電流以下に設定しているが、こうすると充電部８３のコンデンサ８５を充電するのに時間がかかってしまう。このため、特許文献１の技術思想では、スイッチング素子８７ｂの発振周波数を高くすることができず、２次側の出力電圧を所望の高電圧まで高めることができない問題もあった。
【００１４】
本発明の目的は、ブレークオーバー電流と保持電流とが同等の値を有するスイッチング素子の場合でも、安定したスイッチング動作を確保することができる高電圧発生回路、イオン発生装置及び静電霧化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記問題点を解決するために、本発明では、電源部から取得した直流電圧を充電部にて充電し、この充電電圧がスイッチング素子のブレークオーバー電圧に達すると該スイッチング素子がターンオンし、前記スイッチング素子に流れる電流が保持電流より低い値になると該スイッチング素子がターンオフし、前記スイッチング素子がこのオンオフを繰り返すことにより生成したパルス状の電圧を、昇圧部にて昇圧して出力する高電圧発生回路において、前記ターンオン時に前記スイッチング素子に流れる電流を該スイッチング素子から抜くことにより、前記スイッチング素子のターンオフの動作を確保する安定化部を備えたことを要旨とする。
【００１６】
本発明では、前記安定化部は、前記昇圧部の昇圧に関係しないインダクタンスであることを要旨とする。
本発明では、前記安定化部は、前記ターンオン時、前記スイッチング素子に接続されたスイッチング部材をオンさせることにより、前記スイッチング素子に流れる電流を別経路に流して抜くスイッチング回路であることを要旨とする。
【００１７】
本発明では、前記スイッチング回路には、抵抗及びコンデンサが設けられ、当該抵抗及びコンデンサのＣＲ時定数によって、前記スイッチング素子から抜く電流値が設定可能となっていることを要旨とする。
【００１８】
本発明では、電源部から取得した直流電圧を充電部にて充電し、この充電電圧が高電圧発生回路のスイッチング素子のブレークオーバー電圧に達すると該スイッチング素子がターンオンし、前記スイッチング素子に流れる電流が保持電流より低い値になると該スイッチング素子がターンオフし、前記スイッチング素子がこのオンオフを繰り返すことにより生成したパルス状の電圧を、昇圧部にて昇圧し、昇圧後の高電圧を放電電極に印加して、当該放電電極からイオン粒子を放出するイオン発生装置において、前記高電圧発生回路は、前記ターンオン時に前記スイッチング素子に流れる電流を該スイッチング素子から抜くことにより、前記スイッチング素子のターンオフの動作を確保する安定化部を備えたことを要旨とする。
【００１９】
本発明では、電源部から取得した直流電圧を充電部にて充電し、この充電電圧が高電圧発生回路のスイッチング素子のブレークオーバー電圧に達すると該スイッチング素子がターンオンし、前記スイッチング素子に流れる電流が保持電流より低い値になると該スイッチング素子がターンオフし、前記スイッチング素子がこのオンオフを繰り返すことにより生成したパルス状の電圧を、昇圧部にて昇圧し、昇圧後の高電圧を放電電極及び対向電極の間に印加して、当該放電電極に発生した帯電微粒子水を前記対向電極から放出する静電霧化装置において、前記高電圧発生回路は、前記ターンオン時に前記スイッチング素子に流れる電流を該スイッチング素子から抜くことにより、前記スイッチング素子のターンオフの動作を確保する安定化部を備えたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ブレークオーバー電流と保持電流とが同等の値を有するスイッチング素子の場合でも、安定したスイッチング動作を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の静電霧化装置のブロック図。
【図２】高電圧発生回路の回路図。
【図３】高電圧発生回路の概略構成を示すブロック図。
【図４】第２実施形態の高電圧発生回路の回路図。
【図５】別例のイオン発生装置の概略を示す構成図。
【図６】他の別例の静電霧化装置のブロック図。
【図７】従来の高電圧発生回路の回路図。
【図８】ブレークオーバー電流が保持電流よりも小さい特性を有するスイッチング素子の特性波形図。
【図９】ブレークオーバー電流が保持電流と同等の値をとるスイッチング素子の特性波形図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した高電圧発生回路、イオン発生装置及び静電霧化装置の第１実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００２３】
図１に示すように、静電霧化装置１には、電源２から電源電力を入力する電源回路３が設けられている。電源回路３には、静電霧化装置１のコントロールユニットであるマイクロコンピュータ４が接続されている。マイクロコンピュータ４は、ペルチェ用電源回路５を介してペルチェユニット６の放電電極７に接続されている。ペルチェユニット６には、放電電極７の向かい側に対向電極８が設けられている。
【００２４】
静電霧化装置１には、放電電極７に高電圧を出力する高電圧発生回路９が設けられている。高電圧発生回路９は、入力側が電源回路３に接続されるとともに、出力側が放電電極７に接続されている。高電圧発生回路９は、電源回路３から取得した電圧を直流の高電圧（例えば数1000ｋＶ）に変換し、この直流高電圧を放電電極７に出力する。
【００２５】
放電電極７がマイクロコンピュータ４によってペルチェ方式により冷却されると、放電電極７の表面に水分が付着する。この状態で高電圧発生回路９から放電電極７に高電圧が印加されると、放電電極７にはマイナスに帯電した水が付着するとともに、放電電極７と対向電極８との間に、放電電極７に付着した水を吸引する力が発生する。そして、放電電極７に付着した水の吸引力と重力とのバランスが臨界点に達すると、放電電極７に付着した水が分裂をし始め、最終的にミスト状の帯電微粒子水となって外部に放出される。
【００２６】
図２及び図３に示すように、高電圧発生回路９には、電源部１０から出力された直流電力を充電可能な充電部１１が設けられている。電源部１０は、電源２及び電源回路３によって構成される電源部分である。充電部１１は、抵抗１２及びコンデンサ１３の直列回路からなる。充電部１１は、電源部１０から直流電力が供給されたとき、抵抗１２に流れる充電電流Ｉｒにてコンデンサ１３を蓄電する。また、電源部１０は、電源回路３において高電圧発生回路９に電力供給を行う部分のことを言う。
【００２７】
抵抗１２及びコンデンサ１３の中間端子と、電源部１０の−端子との間には、充電部１１の電圧によりスイッチング状態が切り換わるスイッチング部１４が接続されている。スイッチング部１４は、スイッチング素子１５及びダイオード１６の直列回路からなり、充電部１１のコンデンサ１３の電圧によりスイッチング素子１５のオンオフが切り換わる。スイッチング素子１５は、例えばサイリスタやサイダック等からなる。スイッチング素子１５は、自身にかかる電圧がブレークオーバー電圧に達すると、ターンオンして導通状態となる。また、ターンオンしたスイッチング素子１５は、自身に流れる負荷電流Ｉｓが保持電流以下になると、ターンオフする。
【００２８】
本例のスイッチング素子１５は、背景技術の図９に示すような、ブレークオーバー電流と保持電流とが同等の値を有する特性を持つ種類が使用されている。また、スイッチング素子１５の確実なターンオンを確保するために、抵抗１２の充電電流Ｉｒは、スイッチング素子１５の保持電流以上に設定されている。抵抗１２の充電電流Ｉｒをスイッチング素子１５の保持電流以上にする設定は、例えば抵抗１２を低い値とすることにより行う。
【００２９】
充電部１１のコンデンサ１３とスイッチング部１４のダイオード１６との間には、１次側の電圧を昇圧する昇圧部１７が接続されている。昇圧部１７には、昇圧トランスが使用されている。昇圧部１７は、スイッチング部１４がオンするタイミングで発生する１次電圧を、所定電圧に昇圧して２次側に出力する。
【００３０】
昇圧部１７の２次側には、昇圧部１７から出力された２次電圧を直流に整流する整流部１８が接続されている。整流部１８は、ダイオード１９及びコンデンサ２０の回路からなる。整流部１８は、整流後の直流の高電圧を高電圧出力部２１、つまり放電電極７に印加する。
【００３１】
スイッチング部１４のダイオード１６と昇圧部１７の１次側との間には、スイッチング部１４のオフ動作を安定に実行させる安定化部２２が設けられている。安定化部２２は、充電部１１のコンデンサ１３と、スイッチング部１４と、昇圧部１７の１次側とに対し、直列に接続されている。安定化部２２は、昇圧部１７に対して結合のない、つまり昇圧に関係しないインダクタンス２３からなる。インダクタンス２３の誘起電圧Ｖｋは、スイッチング素子１５にかかる電圧に対して負電圧となっている。
【００３２】
次に、本例の高電圧発生回路９の動作を、図２を用いて説明する。
電源部１０から充電部１１に直流電力が供給されると、抵抗１２に流れる充電電流Ｉｒによってコンデンサ１３が充電される。そして、コンデンサ１３の充電電圧Ｖｃが所定電圧、つまりスイッチング素子１５のブレークオーバー電圧に達すると、スイッチング素子１５がターンオンして導通状態となる。これにより、コンデンサ１３に充電された電荷が昇圧部１７の１次側に放電される。
【００３３】
スイッチング素子１５がターンオンすると、コンデンサ１３の放電電流Ｉｃが負荷電流Ｉｓの一部となって、昇圧部１７の１次側と、結合のないインダクタンス２３とに流れる。なお、スイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓは、抵抗１２による充電電流Ｉｒと、コンデンサ１３からの放電電流Ｉｃとを合わせた電流となっている。コンデンサ１３が放電したとき、昇圧部１７の１次側には電圧がかかり、この電圧が昇圧部１７によって昇圧されて、昇圧部１７の２次側から高電圧が出力される。
【００３４】
また、コンデンサ１３の放電によるパルス電圧は、結合のないインダクタンス２３にかかるため、インダクタンス２３には、逆起電力として誘起電圧Ｖｋが発生する。このため、スイッチング素子１５がターンオンしてから暫くすると、スイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓが保持電流以下となり、スイッチング素子１５がターンオフする。
【００３５】
そして、コンデンサ１３の充電電圧Ｖｃがスイッチング素子１５のブレークオーバー電圧に達することによるスイッチング素子１５のターンオンと、スイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓが保持電流以下になることによるスイッチング素子１５のターンオフとが繰り返し実行される。このため、昇圧部１７の１次側に矩形波のパルス電圧がかかり、昇圧部１７の２次側からは、インパルス状の高電圧が出力される。インパルス状とは、波形が急激に最高値まで上昇し、そこから緩やかに下降する波形形状のことを言う。
【００３６】
整流部１８は、昇圧部１７の２次側から出力されたインパルス状の高電圧を、ダイオード１９及びコンデンサ２０により順電圧の期間のみ整流し、正の直流高電圧を高電圧出力部２１に出力する。正の直流高電圧が高電圧出力部２１の放電電極７に印加されると、放電電極７においてコロナ放電が発生し、これにより放電電極７から帯電微粒子水が発生する。
【００３７】
以上により、本例においては、充電電流Ｉｒを保持電流以上に設定したので、スイッチング素子１５が図９に示す特性を持つ型の種類であっても、スイッチング素子１５の確実なターンオンが確保される。また、ターンオン時には、結合のないインダクタンス２３によりスイッチング素子１５に逆起電力（負電圧）がかけられて、スイッチング素子１５から電流が抜かれる。よって、スイッチング素子１５の確実なターンオンを狙って充電電流Ｉｒを保持電流以上に設定しても、結合のないインダクタンス２３の逆起電力にてスイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓが保持電流を下回るので、スイッチング素子１５のターンオフも確保される。従って、スイッチング素子１５のターンオン及びターンオフの両方の動作が確保されるので、スイッチング素子１５の安定したオンオフ動作を確保することが可能となる。
【００３８】
また、スイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓを、結合のないインダクタンス２３によって抜くことが可能となれば、充電電流Ｉｒを高くしてもスイッチング素子１５のターンオフは確保されるので、充電電流Ｉｒを高く設定することは何ら問題ない。よって、充電電流Ｉｒを高くできれば、その分だけ高電圧発生回路９の発振周波数を高くすることも可能となる。従って、高電圧発生回路９から出力される電圧値を、所望の高電圧まで高く設定することが可能となる。
【００３９】
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）高電圧発生回路９に安定化部２２を設けたので、ブレークオーバー電流と保持電流とが同等の値を有するスイッチング素子１５の場合でも、スイッチング素子１５の安定したオンオフ動作を確保することができる。また、高電圧発生回路９の発振周波数を高くすることも可能となるので、所望の高電圧を得ることもできる。
【００４０】
（２）安定化部２２としてインダクタンス２３を使用するので、安定化部２２を安価に済ませることができる。また、安定化部２２の構成を、インダクタンス２３を設けるだけという簡素な構成で済ますこともできる。
【００４１】
（３）安定化部２２をインダクタンス２３とすれば、インダクタンス２３は配置場所を問わないので、例えばインダクタンス２３を高電圧発生回路９のみならず、昇圧部１７に組み込むことも可能となる。よって、安定化部２２の配置自由度が増すことになる。また、インダクタンス２３（安定化部２２）は、パターン巻線によって部品を省略することもできる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図４に従って説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態に記載の安定化部２２の構成を変更したのみの実施例である。よって、第１実施形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４３】
図４に示すように、本例の安定化部２２は、スイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓを、別のスイッチング素子にて抜くスイッチング回路５０からなる。本例のスイッチング回路５０は、スイッチング素子１５のターンオン時、充電電流Ｉｒを別経路に流すことにより、スイッチング素子１５に流れる負荷電流Ｉｓを抜いて、負荷電流Ｉｓを保持電流よりも低い値、つまりスイッチング素子１５をターンオフさせる構成となっている。
【００４４】
以下説明すると、充電部１１の抵抗１２と、電源部１０の−端子との間には、抵抗５１、トランジスタ５２及び抵抗５３の直列回路が接続されている。トランジスタ５２は、コレクタ端子が抵抗５１を介して抵抗１２及びコンデンサ１３の中間端子に接続され、エミッタ端子が抵抗５３を介してグランドに接地されている。また、トランジスタ５２のベース端子は、抵抗５４を介してスイッチング素子１５及びダイオード１６の中間端子に接続されている。トランジスタ５２のベース端子及び抵抗５４の中間端子とグランドとの間には、コンデンサ５５が接続されている。なお、トランジスタ５２がスイッチング部材に相当する。
【００４５】
ここで、スイッチング素子１５がターンオンし、抵抗１２の充電電流Ｉｒとコンデンサ１３からの放電電流Ｉｃとがスイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓとなって昇圧部１７の１次側に流れたとする。このとき、スイッチング部１４のダイオード１６において順方向電圧が発生し、抵抗５４に電流が流れ、コンデンサ５５が充電される。
【００４６】
コンデンサ５５の充電時、コンデンサ５５の充電電圧Ｖｒが所定電圧、つまりベース−エミッタ電圧に達すると、トランジスタ５２のコレクタ−エミッタ間が導通状態となる。このため、充電部１１の抵抗１２を流れる電流は、スイッチング素子１５とトランジスタ５２とに分流され、結果、スイッチング素子１５の負荷電流Ｉｓが保持電流を下回り、スイッチング素子１５がターンオフする。
【００４７】
スイッチング素子１５がターンオフすると、コンデンサ５５の充電電圧Ｖｒが徐々に低下していく。このとき、コンデンサ５５の充電電圧Ｖｒがベース−エミッタ電圧以下となると、トランジスタ５２のコレクタ−エミッタ間が遮断され、抵抗１２による充電電流Ｉｒにてコンデンサ１３が再充電される。
【００４８】
この後は、コンデンサ１３の充電、スイッチング素子１５のターンオン、トランジスタ５２のオン、スイッチング素子１５のターンオフ、トランジスタ５２のオフという一連の動作が繰り返し実行される。これにより、昇圧部１７の１次側に矩形波のパルス電圧がかかり、昇圧部１７の２次側からは、インパルス状の高電圧が出力される。よって、高電圧発生回路９から直流高電圧が放電電極７に印加され、放電電極７から帯電微粒子水が放出される。
【００４９】
本実施形態の構成によれば、第１実施形態に記載の（１）に加え、以下の効果を得ることができる。
（４）安定化部２２をトランジスタ、抵抗及びコンデンサの汎用デバイスからなるスイッチング回路５０としたので、安定化部２２の構成を安価に済ませることができる。
【００５０】
（５）抵抗５４及びコンデンサ５５のＣＲ時定数を調整すれば、ターンオン時にスイッチング素子１５から抜く電流量を適宜調整することができる。よって、高電圧発生回路９の発振周波数を高くするために充電電流Ｉｒを高めに設定しても、抵抗５４及びコンデンサ５５のＣＲ時定数を調整することにより、スイッチング素子１５の確実なターンオフが確保される。よって、スイッチング素子１５のオンオフ動作の確保と、発振周波数を高くすることによる所望の高電圧確保とを両立することができる。
【００５１】
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・第１及び第２実施形態において、図５に示すように、本例の高電圧発生回路９をイオン発生装置６１に採用してもよい。イオン発生装置６１は、高電圧発生回路９から高電圧を放電電極７に印加することにより、放電電極７からイオン粒子を発生するものである。
【００５２】
・第１及び第２実施形態において、図６に示すように、高電圧発生回路９から出力される高電圧を対向電極８に印加して、２極間に電位差を持たせるものでもよい。
・第１及び第２実施形態において、放電電極７（対向電極８）は複数設けられていてもよい。
【００５３】
・第１及び第２実施形態において、スイッチング素子１５は、ブレークオーバー電流と保持電流とがほぼ同じ値をとるものであれば、素子種類は特に限定されない。
・第１及び第２実施形態において、高電圧発生回路９の電源２は、直流電源に限定されず、例えば商用の交流電源を直流に整流して、これを電源としてもよい。
【００５４】
・第１及び第２実施形態において、昇圧部１７は、トランス以外の部材を使用してもよい。
・第１及び第２実施形態において、安定化部は、第１実施形態に示すインダクタンス２３や、第２実施形態に示すスイッチング回路５０に限定されない。要は、ターンオン時にスイッチング素子１５から電流を抜くことができるものであれば、どのようなものを使用してもよい。
【００５５】
・第１実施形態において、昇圧部１７に結合されないインダクタンス２３は、昇圧部１７に部品として一体に組み込まれているものでもよい。
・第２実施形態において、スイッチング回路５０は、実施形態に述べた抵抗５１，５３，５４、トランジスタ５２及びコンデンサ５５により構成される回路に限定されず、使用するデバイスは適宜変更可能である。
【００５６】
・第１及び第２実施形態において、高電圧発生回路９から整流部１８を省略して、パルス状の高電圧を出力する回路としてもよい。
・第１及び第２実施形態において、高電圧発生回路９から出力される電圧は、正又は負のどちらでもよい。
【００５７】
・第１及び第２実施形態において、高電圧発生回路９は、静電霧化装置１やイオン発生装置６１に使用されることに限らず、その他の機器や装置に使用してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１…静電霧化装置、７…放電電極、８…対向電極、９…高電圧発生回路、１０…電源部、１１…充電部、１５…スイッチング素子、１７…昇圧部、１８…整流部、２２…安定化部、２３…インダクタンス、５０…スイッチング回路、５２…スイッチング部材としてのトランジスタ、５４…抵抗、５５…コンデンサ、６１…イオン発生装置、Ｖｃ…充電電圧。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源部から取得した直流電圧を充電部にて充電し、この充電電圧がスイッチング素子のブレークオーバー電圧に達すると該スイッチング素子がターンオンし、前記スイッチング素子に流れる電流が保持電流より低い値になると該スイッチング素子がターンオフし、前記スイッチング素子がこのオンオフを繰り返すことにより生成したパルス状の電圧を、昇圧部にて昇圧して出力する高電圧発生回路において、
前記ターンオン時に前記スイッチング素子に流れる電流を該スイッチング素子から抜くことにより、前記スイッチング素子のターンオフの動作を確保する安定化部を備えた
ことを特徴とする高電圧発生回路。
【請求項２】
前記安定化部は、前記昇圧部の昇圧に関係しないインダクタンスである
ことを特徴とする請求項１に記載の高電圧発生回路。
【請求項３】
前記安定化部は、前記ターンオン時、前記スイッチング素子に接続されたスイッチング部材をオンさせることにより、前記スイッチング素子に流れる電流を別経路に流して抜くスイッチング回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の高電圧発生回路。
【請求項４】
前記スイッチング回路には、抵抗及びコンデンサが設けられ、当該抵抗及びコンデンサのＣＲ時定数によって、前記スイッチング素子から抜く電流値が設定可能となっている
ことを特徴とする請求項３に記載の高電圧発生回路。
【請求項５】
電源部から取得した直流電圧を充電部にて充電し、この充電電圧が高電圧発生回路のスイッチング素子のブレークオーバー電圧に達すると該スイッチング素子がターンオンし、前記スイッチング素子に流れる電流が保持電流より低い値になると該スイッチング素子がターンオフし、前記スイッチング素子がこのオンオフを繰り返すことにより生成したパルス状の電圧を昇圧部にて昇圧し、昇圧後の高電圧を放電電極に印加して、当該放電電極からイオン粒子を放出するイオン発生装置において、
前記高電圧発生回路は、
前記ターンオン時に前記スイッチング素子に流れる電流を該スイッチング素子から抜くことにより、前記スイッチング素子のターンオフの動作を確保する安定化部を備えた
ことを特徴とするイオン発生装置。
【請求項６】
電源部から取得した直流電圧を充電部にて充電し、この充電電圧が高電圧発生回路のスイッチング素子のブレークオーバー電圧に達すると該スイッチング素子がターンオンし、前記スイッチング素子に流れる電流が保持電流より低い値になると該スイッチング素子がターンオフし、前記スイッチング素子がこのオンオフを繰り返すことにより生成したパルス状の電圧を昇圧部にて昇圧し、昇圧後の高電圧を放電電極及び対向電極の間に印加して、当該放電電極に発生した帯電微粒子水を前記対向電極から放出する静電霧化装置において、
前記高電圧発生回路は、
前記ターンオン時に前記スイッチング素子に流れる電流を該スイッチング素子から抜くことにより、前記スイッチング素子のターンオフの動作を確保する安定化部を備えた
ことを特徴とする静電霧化装置。
【請求項１】
電源部から取得した直流電圧を充電部にて充電し、この充電電圧がスイッチング素子のブレークオーバー電圧に達すると該スイッチング素子がターンオンし、前記スイッチング素子に流れる電流が保持電流より低い値になると該スイッチング素子がターンオフし、前記スイッチング素子がこのオンオフを繰り返すことにより生成したパルス状の電圧を、昇圧部にて昇圧して出力する高電圧発生回路において、
前記ターンオン時に前記スイッチング素子に流れる電流を該スイッチング素子から抜くことにより、前記スイッチング素子のターンオフの動作を確保する安定化部を備えた
ことを特徴とする高電圧発生回路。
【請求項２】
前記安定化部は、前記昇圧部の昇圧に関係しないインダクタンスである
ことを特徴とする請求項１に記載の高電圧発生回路。
【請求項３】
前記安定化部は、前記ターンオン時、前記スイッチング素子に接続されたスイッチング部材をオンさせることにより、前記スイッチング素子に流れる電流を別経路に流して抜くスイッチング回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の高電圧発生回路。
【請求項４】
前記スイッチング回路には、抵抗及びコンデンサが設けられ、当該抵抗及びコンデンサのＣＲ時定数によって、前記スイッチング素子から抜く電流値が設定可能となっている
ことを特徴とする請求項３に記載の高電圧発生回路。
【請求項５】
電源部から取得した直流電圧を充電部にて充電し、この充電電圧が高電圧発生回路のスイッチング素子のブレークオーバー電圧に達すると該スイッチング素子がターンオンし、前記スイッチング素子に流れる電流が保持電流より低い値になると該スイッチング素子がターンオフし、前記スイッチング素子がこのオンオフを繰り返すことにより生成したパルス状の電圧を昇圧部にて昇圧し、昇圧後の高電圧を放電電極に印加して、当該放電電極からイオン粒子を放出するイオン発生装置において、
前記高電圧発生回路は、
前記ターンオン時に前記スイッチング素子に流れる電流を該スイッチング素子から抜くことにより、前記スイッチング素子のターンオフの動作を確保する安定化部を備えた
ことを特徴とするイオン発生装置。
【請求項６】
電源部から取得した直流電圧を充電部にて充電し、この充電電圧が高電圧発生回路のスイッチング素子のブレークオーバー電圧に達すると該スイッチング素子がターンオンし、前記スイッチング素子に流れる電流が保持電流より低い値になると該スイッチング素子がターンオフし、前記スイッチング素子がこのオンオフを繰り返すことにより生成したパルス状の電圧を昇圧部にて昇圧し、昇圧後の高電圧を放電電極及び対向電極の間に印加して、当該放電電極に発生した帯電微粒子水を前記対向電極から放出する静電霧化装置において、
前記高電圧発生回路は、
前記ターンオン時に前記スイッチング素子に流れる電流を該スイッチング素子から抜くことにより、前記スイッチング素子のターンオフの動作を確保する安定化部を備えた
ことを特徴とする静電霧化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−９０４１７（Ｐ２０１２−９０４１７Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３４４７７（Ｐ２０１０−２３４４７７）
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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