JP2013029385A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】漏れ電流による影響を減少させ、イオン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】イオン量測定装置は、イオン発生部６により発生されたイオンを補集する捕集電極８６と、捕集電極８６の電位を計測する計測部８７と、イオン発生部６を、イオンを発生する動作状態、又はイオンを発生しない非動作状態にさせるＣＰＵ８１とを有し、イオン発生部６が動作状態にある期間の計測部８７による計測結果、及びイオン発生部６が非動作状態にある期間の計測部８７による計測結果の差分に基づいてイオン量を算出して測定するようにしてある。
【選択図】図６

Description

本発明は、空気中のイオン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。

近年、正イオン及び負イオンを発生して、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及びそれを備える空気調和機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、空気中に正イオンであるＨ⁺ （Ｈ₂ Ｏ）_m （ｍは自然数）、及び負イオンであるＯ^2-（Ｈ₂ Ｏ）_n （ｎは自然数）を略同量発生させるようにしてある。

発生する正イオン及び負イオンは、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（Ｏ^2-）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。

しかし、イオン発生装置が発生する正イオン及び負イオンは無色透明且つ無味無臭であるため、空気中の正イオン及び負イオンの量（以降の説明において、「イオン量」と言う）が所望の数量又は濃度等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、空気中に含まれる正イオン及び負イオンのイオン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。

イオン量測定装置としては、例えば、特許文献１に開示されている空気イオン測定器が公知である。該空気イオン測定器は、正イオンを収集する電荷集電板及び負イオンを収集する電荷集電板の各電荷を測定し、正イオン又は負イオンのイオン量として演算処理することにより、空気中の正イオン及び負イオンのイオン量を同時に算出することができる。

また、特許文献２には、捕集電極を有するイオンセンサが開示されている。該イオンセンサでは、捕集電極に捕集されたイオンにより微小なイオン電流が発生し、このイオン電流を増幅回路部で増幅することにより、捕集したイオン数に応じた出力電圧を得てイオン量を測定することができる。

特開２００３−１９４７７７号公報 特開２００３−３３６８７２号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示されているイオン量測定装置では、電荷集電板、又は捕集電極に収集されたイオンによる電流がｐＡ（ピコアンペア）〜ｎＡ（ナノアンペア）の非常に微小な電流であり、各種の微小なノイズ成分は一般的な回路では問題とならないレベルであるが、このようなｐＡ〜ｎＡの電流計測に大きな影響を及ぼす。例えば、電源の周波数に同期した電源ノイズ、人が接近したときの静電気、モータから発生した電磁ノイズ、回路の漏れ電流などにより、計測されたイオン電流の値が大きく変化させられる。一部のノイズ成分はサンプリング平均化、差動オペアンプ、又はシールド材などの解決策により除去されるが、回路の漏れ電流は上記解決策では除去できない。特に、回路の漏れ電流の値は、回路におけるオペアンプの個体バラツキ、基板のはんだ付け等の実装状態のバラツキ、温度、湿度、気圧等の環境により変わる可能性があり、イオン量の高精度の測定を妨げる虞がある。このため、従来のイオン量測定には、回路に発生された漏れ電流の除去が課題であった。

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、漏れ電流による影響を減少させ、イオン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。

本発明に係るイオン量測定装置は、イオン発生器により発生されたイオンを捕集する捕集電極と、該捕集電極の電位を計測する計測手段とを有するイオン量測定装置において、前記イオン発生器を、イオンを発生する動作状態、又はイオンを発生しない非動作状態にさせる制御手段を有し、前記イオン発生器が動作状態にある期間の前記計測手段による計測結果、及び前記イオン発生器が非動作状態にある期間の前記計測手段による計測結果の差分に基づいてイオン量を算出して測定するようにしてあることを特徴とする。

本発明では、イオン量測定装置は、捕集電極、計測手段、及び制御手段を有する。イオン量測定装置では、捕集電極にてイオン発生器により発生されたイオンを捕集し、制御手段にてイオン発生器を動作状態、又は非動作状態にさせ、計測手段にて捕集電極の電位を計測し、イオン発生器が非動作状態にある期間に計測した結果を補正値とし、イオン発生器が動作状態にある期間に計測された結果からこの補正値を引いて計測結果の差分を得て、該差分に基づいてイオン量を算出して測定する。これにより、漏れ電流による影響を解消してイオン電流を得て、イオン量を高精度に測定することができる。

本発明に係るイオン量測定装置は、前記制御手段は、前記イオン発生器の動作状態が所定時間継続した場合、前記イオン発生器を非動作状態にさせるようにしてあることを特徴とする。

本発明では、イオン量測定装置は、制御手段にてイオン発生器の動作状態が所定時間継続した場合、イオン発生器を動作状態から非動作状態にさせ、計測手段にて所定時間ごとに回路の漏れ電流を計測することにより、回路の漏れ電流が環境に従って変化しても、漏れ電流による影響を正確に把握することができ、イオン量を高精度に測定することができる。

本発明に係るイオン量測定装置は、前記動作状態が継続する時間と、前記非動作状態が継続する時間とは異なることを特徴とする。

本発明では、イオン量測定装置は、動作状態が継続する時間と、非動作状態が継続する時間とが異なるように制御することにより、必要に応じて、時間を掛ける必要がない計測時間を短縮して、イオン量測定の効率を高めることができる。

本発明に係るイオン量測定装置は、前記イオン発生器が動作状態にある期間に前記計測手段にて計測する回数と、前記イオン発生器が非動作状態にある期間に前記計測手段にて計測する回数とは異なるようにしてあることを特徴とする。

本発明では、イオン量測定装置は、イオン発生器が動作状態にある期間に計測手段にて計測する回数と、イオン発生器が非動作状態にある期間に計測手段にて計測する回数とが異なるように制御することにより、必要に応じて各期間に計測する回数を設定し、イオン量測定の効率を高めることができる。

本発明に係るイオン量測定装置は、前記イオン発生器が非動作状態にある期間に、前記計測手段にて１回計測し、前記イオン発生器が動作状態にある期間に、前記計測手段にて複数回計測するようにしてあることを特徴とする

本発明では、イオン量測定装置は、イオン発生器が非動作状態にある期間に捕集電極の電位を１回計測し、計測した結果を一定時間、補正値として使用し続けることにより、全体の測定時間を短縮するとともに、イオン発生器の動作の不連続性による違和感を抑えることができる。

本発明に係るイオン量測定装置は、ノイズを除去する手段を有することを特徴とする。

本発明では、イオン量測定装置は、ノイズを除去する手段を有することにより、漏れ電流による影響を解消するとともに他のノイズ成分の影響を解消することができる。

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器と、前記イオン量測定装置とを有し、前記イオン発生器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。

本発明では、イオン発生装置は、イオンを発生するイオン発生器と、前記イオン量測定装置とを有し、イオン発生器が発生したイオンの量をイオン量測定装置により測定する。

本発明に係るイオン発生装置は、前記イオン量測定装置の測定結果を表示する表示手段を有することを特徴とする。

本発明では、イオン発生装置は、前記イオン量測定装置の測定結果を表示する表示手段を有することにより、測定したイオン量に係る情報をユーザに提示することができる。

本発明に係るイオン量測定方法は、イオン発生器により発生されたイオンを捕集し、捕集したイオンによる電位を計測するイオン量測定方法において、前記イオン発生器を、イオンを発生する動作状態、又はイオンを発生しない非動作状態にさせ、前記イオン発生器が動作状態にある期間に計測される計測結果、及び前記イオン発生器が非動作状態にある期間に計測される計測結果の差分に基づいてイオン量を算出して測定することを特徴とする。

本発明では、イオン発生器により発生されたイオンを捕集し、イオン発生器を動作状態、又は非動作状態にさせ、捕集電極の電位を計測し、イオン発生器が非動作状態にある期間に計測した結果を補正値とし、イオン発生器が動作状態にある期間に計測された結果からこの補正値を引いて計測結果の差分を得て、該差分に基づいてイオン量を算出して測定する。これにより、漏れ電流による影響を解消してイオン電流を得て、イオン量を高精度に測定することができる。

本発明においては、イオン発生器を動作状態又は非動作状態にさせ、イオン発生器が動作状態にある期間の計測手段による計測結果と、イオン発生器が非動作状態にある期間の計測手段による計測結果との差分に基づいてイオン量を測定することにより、新規の回路部分などの追加、複雑なソフトウェア処理の導入を行うことなく、漏れ電流による影響を低減することができる。また、回路におけるオペアンプの個体バラツキ、基板のはんだ付け等の実装状態のバラツキ、温度、湿度、気圧等の環境により漏れ電流が変動した場合でも、漏れ電流を正確に把握することができ、イオン量を高精度に測定することができる。

本発明に係るイオン量測定装置を備えた空気調和機を模式的に示す正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における側面断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における平面断面図である。 本発明に係るイオン量測定装置を備えた空気調和機の一部を拡大した側面断面図である。 本発明に係るイオン量測定装置に設けた回路基板を示す図である。 本発明に係る空気調和機の制御系の概略構成を示すブロック図である。 計測部の構成例を示す回路図である。 計測部により計測された電圧波形を示す図である。 本発明の実施の形態１における各部の動作タイミングを説明するための図である。 本発明に係るＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２における各部の動作タイミングを説明するための図である。 本発明の実施の形態３における各部の動作タイミングを説明するための図である。

以下、図面に基づいて、本発明に係るイオン量測定装置を空気調和機に適用した実施の形態について詳述する。

（実施の形態１）
図１は本発明に係るイオン量測定装置を備えた空気調和機を模式的に示す正面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における側面断面図であり、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における平面断面図である。

図１〜３に示すように、空気調和機は、縦長の直方体状のハウジング１を備え、ハウジング１は前面ハウジング１ａ、後面ハウジング１ｂ、左右の側面ハウジング１ｃ、底面ハウジング１ｄ及び天面ハウジング１ｅを有する。後面ハウジング１ｂの下部に外部の空気を吸い込む吸込口２が設けてあり、前面ハウジング１ａの上部に外部へ空気を吹き出す吹出口４が設けてある。ハウジング１内には、吸込口２から吹出口４に至る通風路３が形成されている。通風路３は前後に間隔を隔てて平行に配置された前壁３ａ及び後壁３ｂと、左右の側壁３ｆ，３ｆとで囲まれた長方形の断面を有する。

前壁３ａの上端は前側に屈曲して吹出口４の下縁部３ｅとなり、後壁３ｂの上端は前側に屈曲して吹出口４の上縁部３ｃとなり、後壁３ｂの下端は後側に屈曲して吸込口２の上縁部３ｄとなる。通風路３内の下部に、吸込口２から空気を吸い込み、上向きの風の流れを発生させるファン５が設置してある。前壁３ａには、ファン５より上側にイオン発生部６を設け、イオン発生部６より上側にイオン量測定装置８を設けてある。尚、ファン５を通風路３内の上下中間部又は上部に設け、イオン発生部６及びイオン量測定装置８をファン５より下側に設置してもよい。

図４は本発明に係るイオン量測定装置８を備えた空気調和機の一部を拡大した側面断面図である。図４に示すように、イオン発生部６は、例えば環状電極とその中央に位置する針電極とを有し、環状電極と針電極との間に高電圧を印加することにより正負イオン又は負イオンを発生させ、通風路３内に供給する（図４には正負イオンを発生した場合を示す）ようにしてある。イオン量測定装置８は、回路基板及び捕集電極（図５を参照）を有し、捕集電極にて、イオン発生部６により発生され、空気と共に送風されてきたイオンを捕集し、回路基板に搭載されている回路にて、捕集電極の電位に基づいてイオン量を算出するようにしてある。

図５は本発明に係るイオン量測定装置８に設けた回路基板８０を示す図であり、図５のＡは部品面８０ｂの平面図であり、図５のＢは集電面８０ａの平面図である。図５に示すように、回路基板８０には、通風路３側の集電面８０ａに正イオン又は負イオンを捕集する捕集電極８６が形成してあり、集電面８０ａの反対側の部品面８０ｂに、捕集電極８６の電位を計測する計測部８７が搭載されている。捕集電極８６は略矩形のパターンとして形成され、スルーホール８６ａによって部品面８０ｂの電極８６ｂに導通している。なお、実施の形態１では、回路基板８０は前壁３ａと平行に配置されるが、前壁３ａと平行でなくてもよく、捕集電極８６は必要な電荷を集めるための面積が確保できれば略矩形以外のパターンでもよい。図５では、計測部８７について詳細な回路パターンや接続状態は省略している。なお、ノイズによる影響を解消するために、集電面８０ａと部品面８０ｂとの間にノイズ遮断用のノイズシールドを設けることが好ましい。

図６は、本発明に係る空気調和機の制御系の概略構成を示すブロック図である。制御系の中枢となるのはＣＰＵ８１である。ＣＰＵ８１は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ８２、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ８３、及び時間を計時するためのタイマ８４と互いにバスを介して接続されている。ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２に予め格納されている制御プログラムに従って入出力、演算等の処理を実行する。

ＣＰＵ８１には、更に、空気調和機の風量を変更する操作を受け付けるための操作部８５と、警告、運転状態等の情報を表示するＬＣＤからなる表示部９０と、ファン５のモータ７２を駆動するためのファン駆動回路７と、捕集電極８６の電位を計測する計測部８７が計測したアナログの電圧をデジタルの電圧に変換して取り込むためのＡ／Ｄ変換回路８９とがバスを介して接続されている。尚、捕集電極８６、計測部８７、Ａ／Ｄ変換回路８９、ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、及びタイマ８４がイオン量測定装置８を構成する。

上述した構成において、ＣＰＵ８１は、イオン発生部６を、イオンを発生する動作状態、又はイオンを発生しない非動作状態にさせるようにしてある。例えば、タイマ８４が所定時間を計時する都度、ＣＰＵ８１は、出力Ｉ／Ｆ８８を介して、イオン発生部駆動回路９１のオン／オフを反転させる。これにより、イオン発生部６は、所定時間ごとに状態が変化され、動作状態から非動作状態となり、又は、非動作状態から動作状態となる。

計測部８７は捕集電極８６の電位を計測するものである。計測方式として、イオンによる電流を抵抗に流すことによって電圧として取り出す高抵抗方式、及びイオンによる電流をコンデンサに一定時間流し続けることでコンデンサ間の上昇（下降）電圧を得る積分方式などがある。実施の形態１では、積分方式で捕集電極８６の電位を計測する計測部８７を例として説明する。

図７は計測部８７の構成例を示す回路図である。計測部８７は、ダイオード８７４、８７５からなる保護回路と、破線に囲まれている積分回路８７ａとを有し、捕集電極８６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。実施の形態１では、捕集電極８６の電位は、接地電位に対する電圧値として計測される。図７に示すように、電圧＋５ＶとＧＮＤとの間に静電気保護用のダイオード８７４、８７５が接続してあり、捕集電極８６の出力側がダイオード８７４、８７５の間に接続し、さらに積分回路８７ａのオペアンプ８７１の反転入力端子に接続してある。積分回路８７ａはオペアンプ８７１と、コンデンサ８７２と、スイッチ８７３とを含んでいる。オペアンプ８７１は、反転入力端子がコンデンサ８７２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８７３はコンデンサ８７２に並列に接続してある。

図７において、説明の便宜上、オペアンプ８７１の接続を簡素化して記載しているが、オペアンプとして全差動オペアンプを用いる場合もある。例えば、ノイズ除去用のダミー電極を設け、捕集電極８６及びダミー電極を、夫々全差動オペアンプの反転入力端子及び非反転入力端子に接続することにより、ノイズを簡単に除去することができる。

捕集電極８６の電位を計測する場合、スイッチ８７３がオフとされ、捕集電極８６に捕集されたイオンの電荷がコンデンサ８７２に蓄積される。捕集されたイオン量に比例したアナログの電圧信号がオペアンプ８７１の出力端子から出力され、一定の時間を経て、スイッチ８７３がオンとされ、コンデンサ８７２に蓄積している電荷が放電され、１周期の積分が終わり、次の積分周期に入る。イオン量測定装置８では、ＣＰＵ８１にて、計測部８７による計測結果に基づいてイオン量を算出する。電位計測は複数の周期分を実施してその平均値を取ることが好ましい。

実施の形態１では、負イオン量を測定する場合を例としてイオン量の算出について説明する。捕集電極８６が負イオンを捕集した場合、捕集電極８６の電位が低くなり、計測部８７において、捕集電極８６に向かって流れる電流が発生し、捕集されたイオン量に比例したアナログの電圧信号がオペアンプ８７１の出力端子から出力される。出力されたアナログの電圧がＡ／Ｄ変換回路８９を介してデジタルの電圧Ｖに変換され、ＣＰＵ８１は該デジタルの電圧Ｖに基づいて、下記の数式（１）、（２）から、イオン量を算出することができる。
Ｖ＝Ｉ×Ｔ／Ｃ （１）
Ｉ＝１．６×１０^-19 ×ｎ （２）

ここで、Ｔは計測時間であり、Ｃはコンデンサ８７２の容量であり、Ｉは捕集電極８６に捕集されたイオンによる電流の値であり、ｎはイオンの数量である。即ち、コンデンサ８７２の容量Ｃが一定の場合、捕集されたイオンによる電流Ｉは傾き（Ｖ／Ｔ）に比例する。また、積分方式の計測部におけるオフセット成分の除去の点では、下記数式（１−１）から電流Ｉを算出することが好ましい。
ＶＢ−ＶＡ＝Ｉ×（ＴＢ−ＴＡ）／Ｃ （１−１）
ここで、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。

図８は、計測部８７により計測された電圧波形を示す図である。図８において、Ａは積分回路８７ａのスイッチ８７３に印加される通断信号を示しており、Ｂ、Ｃ及びＤ夫々はイオン発生部６により発生したイオン量が大きい場合の波形、小さい場合の波形及び無し（ゼロ）の場合の波形を示しており、Ｅはイオン発生部６がイオンを発生しない非動作状態にある場合に計測した漏れ電流による電圧波形を示している。イオン量が大きい場合、波形はすぐに飽和するほど傾きが急になり、イオン量が小さい場合、傾きが緩やかになり、イオン無しの場合、理想的には基準電圧から波形が変化することはないが、実際には図８のＥに示される漏れ電流による電圧波形が得られる。

次に、本発明の実施の形態１に係るイオン量測定の動作について説明する。ＣＰＵ８１は、イオン発生部６の動作状態が所定時間継続した場合、イオン発生部６を非動作状態にさせるようにしてある。実施の形態１において、ＣＰＵ８１は、所定時間ごとに、イオン発生部駆動回路９１のオン／オフを反転させる。これにより、イオン量測定期間において、イオン発生部６は、交互に動作状態及び非動作状態になる。ここで、説明の便宜上、所定時間を積分回路８７ａの１積分周期としたが、これに限らず、所定時間を積分回路８７ａの複数の積分周期としてもよい。

計測部８７はイオン発生部６が動作状態にある場合及び非動作状態にある場合に夫々捕集電極８６の電位を計測する。イオン発生部６が非動作状態にある場合、漏れ電流による電圧Ｖ１（以下、補正電圧Ｖ１と記す）が計測部８７により計測される。イオン発生部６が動作状態にある場合、計測部８７により計測された電圧Ｖ２（以下、計測電圧Ｖ２と記す）は、捕集されたイオンの電荷によるイオン電圧と、漏れ電流による電圧とを含んでいる。ＣＰＵ８１は、計測結果の差分（計測電圧Ｖ２−補正電圧Ｖ１）を算出してイオン電圧Ｖを得て、上記の数式（１）、（２）から、イオン量を算出する。

ここで、補正電圧Ｖ１及び計測電圧Ｖ２の値は、複数回積分してそれらの計測値の平均値が好ましい。また、補正電圧Ｖ１及び計測電圧Ｖ２に基づいて、夫々数式（１）から動作状態における電流Ｉ２（以下、計測電流Ｉ２と記す）及び非動作状態における電流Ｉ１（以下、補正電流と記す）を算出して、それらの差分（Ｉ１−Ｉ２）を求めてイオン電流Ｉとして、数式（２）からイオン量を算出するようにしてもよい。

図９は本発明の実施の形態１における各部の動作タイミングを説明するための図である。図９において、時点ｔ１〜ｔ６は夫々イオン発生部６の状態が変化した時点を示す。ここで、イオン発生部６の状態が所定時間ごとに変化される。図９に示すように、時点ｔ１において、ＣＰＵ８１は、出力Ｉ／Ｆ８８を介して、イオン発生部駆動回路９１にオフ信号を出力し、イオン発生部６はイオン発生動作が停止されて、イオンを発生しない非動作状態となる。計測部８７は積分回路８７ａによる積分が開始され、時点ｔ１〜時点ｔ２期間において、漏れ電流による補正電圧Ｖ１１（図９において「積分Ｖ１１」と記す）を計測する。時点ｔ２において、ＣＰＵ８１は、出力Ｉ／Ｆ８８を介して、イオン発生部駆動回路９１にオン信号を出力し、イオン発生部６はイオン発生動作が開始されて、イオンを発生する動作状態となり、計測部８７は、スイッチ８７３がリセットして積分回路による積分が再開され、時点ｔ２〜時点ｔ３期間において、計測電圧Ｖ１２（図９において「積分Ｖ１２」と記す）を計測する。時点ｔ３において、ＣＰＵ８１が時点ｔ１の動作と同様な動作を行うとともに積分補正を行ない、即ち、時点ｔ２〜時点ｔ３期間に計測された計測電圧Ｖ１２と、時点ｔ１〜時点ｔ２期間に計測された補正電圧Ｖ１１との差分（図９において「積分Ｖ１２−積分Ｖ１１」と記す）を算出してイオン電圧を得る。時点ｔ４において、ＣＰＵ８１、イオン発生部６、計測部８７は時点ｔ２と同様な動作を行う。時点ｔ５において、ＣＰＵ８１は時点ｔ１の動作と同様な動作を行うとともに積分補正を行ない、時点ｔ４〜時点ｔ５期間に計測された計測電圧Ｖ２２と、時点ｔ３〜時点ｔ４期間に計測された補正電圧Ｖ２１との差分を算出してイオン電圧を得る。時点ｔ６において、時点ｔ４と同様な動作を行う。このように繰り返すことにより、捕集電極８６により捕集されたイオンによる電圧が得られ、数式（１）、（２）からイオン量が得られる。

図１０は本発明に係るＣＰＵ８１の処理手順を示すフローチャートである。図１０に示すように、ＣＰＵ８１は出力Ｉ／Ｆ８８を介してイオン発生部６のイオン発生動作の停止を指示する（ステップＳ１）。イオン発生部６は非動作状態となる。

ＣＰＵ８１はタイマ８４、計測部８７夫々に計時、計測の開始を指示する（ステップＳ２）。ＣＰＵ８１の指示に応じて、タイマ８４は計時が開始され、計測部８７はスイッチ８７３がオフとされ、積分回路８７ａによる積分が開始される。

タイマ８４にて計時した時間が所定時間未満である場合（ステップＳ３：ＮＯ）、計時した時間が所定時間となるまで斯かる判定を繰り返し、計時した時間が所定時間以上となる場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８１はタイマ８４、計測部８７夫々に計時、計測の終了を指示する（ステップＳ４）。ＣＰＵ８１の指示に応じて、タイマ８４による計時及び計測部８７による計測が終了される。

ＣＰＵ８１は計測部８７による計測結果を例えばＲＡＭに一時的に記憶し（ステップＳ５）、出力Ｉ／Ｆ８８を介してイオン発生部６のイオン発生動作の開始を指示する（ステップＳ６）。イオン発生部６は動作状態となる。

ＣＰＵ８１はタイマ８４、計測部８７夫々に計時、計測の開始を指示する（ステップＳ７）。ＣＰＵ８１の指示に応じて、タイマ８４は計時が開始され、計測部８７はスイッチ８７３がオフとされ、積分回路による積分が開始される。

タイマ８４にて計時した時間が所定時間未満である場合（ステップＳ８：ＮＯ）、計時した時間が所定時間となるまで斯かる判定を繰り返し、計時した時間が所定時間以上となる場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８１はタイマ８４、計測部８７夫々に計時、計測の終了を指示する（ステップＳ９）。ＣＰＵ８１の指示に応じて、タイマ８４による計時及び計測部８７による計測が終了される。

ＣＰＵ８１は今回の計測結果とＲＡＭに一時的に記憶されている前回の計測結果との差分を算出し、算出した差分に基づいてイオン量を算出する（ステップＳ１０）。ＣＰＵ８１は停止指示を受けたか否かを判定し（ステップＳ１１）、停止指示を受けていないと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、処理をステップＳ１に戻し、停止指示を受けたと判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、処理を終了する。

実施の形態１では、イオン発生部６が動作状態にある場合、及び非動作状態にある場合に夫々捕集電極８６の電位を計測し、計測結果の差分に基づいてイオン量を算出することにより、新規の回路部品等の追加と複雑なソフトウェア処理の導入とを行うことなく、漏れ電流による影響を低減することができる。また、回路におけるオペアンプの個体バラツキ、基板のはんだ付け等の実装状態のバラツキ、温度湿度気圧等の環境により漏れ電流が変動した場合でも、漏れ電流を正確に把握することができ、イオン量を高精度に測定することができる。

（実施の形態２）
上記実施の形態１は、イオン発生部６の動作状態が継続する時間と非動作状態が継続する時間とを同じにさせた形態であるが、実施の形態２は、イオン発生部６の動作状態が継続する時間と非動作状態が継続する時間とが異なる形態である。以降の説明において、実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。なお、実施の形態１と同様の構成については実施の形態１と同じ符号を用いる。

図１１は本発明の実施の形態２における各部の動作タイミングを説明するための図である。図１１に示すように、時点ｔ１において、ＣＰＵ８１は、出力Ｉ／Ｆ８８を介して、イオン発生部駆動回路９１にオフ信号を出力し、イオン発生部６はイオン発生動作が停止されてイオンを発生しない非動作状態となり、計測部８７の積分回路８７ａによる積分が開始され、漏れ電流による補正電圧Ｖ１１を計測する。時点ｔ２になると、ＣＰＵ８１は、出力Ｉ／Ｆ８８を介して、イオン発生部駆動回路９１にオン信号を出力し、イオン発生部６はイオン発生動作が再開されてイオンを発生する動作状態となり、計測部８７では、スイッチ８７３がリセットされ、積分回路８７ａによる積分が再開され、計測電圧Ｖ１２を計測する。時点ｔ３になると、ＣＰＵ８１は、時点ｔ１と同様な動作を行うとともに積分補正を行ない、即ち、時点ｔ２〜時点ｔ３期間に計測された計測電圧Ｖ１２と時点ｔ１〜時点ｔ２期間に計測された補正電圧Ｖ１１との差分を求めて、イオン電圧を得る。時点ｔ４になると、ＣＰＵ８１、イオン発生部６、計測部８７は、時点ｔ２と同様な動作を行う。時点ｔ５になると、ＣＰＵ８１は、時点ｔ１と同様な動作を行うとともに積分補正を行ない、時点ｔ４〜時点ｔ５期間に計測された計測電圧Ｖ２２と時点ｔ３〜時点ｔ４期間に計測された補正電圧Ｖ２１との差分を求めて、イオン電圧を得る。時点ｔ６になると、ＣＰＵ８１、イオン発生部６、計測部８７は時点ｔ２と同様な動作を行う。このように繰り返すことにより、捕集電極８６により捕集されたイオンによる電圧が得られ、数式（１）、（２）からイオン量が得られる。

実施の形態２では、イオン発生部６の動作状態が継続する時間は、非動作状態が継続する時間より長くしたが、必要に応じて、動作状態が継続する時間を、非動作状態が継続する時間より短くしてもよい。また、実施の形態２では、積分回路８７ａの積分周期は、イオン発生部６の動作状態及び非動作状態が継続する時間に基づいて夫々設定され、説明の便宜上、イオン発生部６が動作状態にある期間の積分周期を動作状態が継続する時間に、イオン発生部６が非動作状態にある期間の積分周期を非動作状態が継続する時間に設定したが、これに限らず、積分回路８７ａの積分周期を常に一定としてもよい。また、イオン発生部６が動作状態にある期間と非動作状態にある期間とに、夫々に複数の周期分の積分を実施して計測結果の平均値を取ることが好ましい。

実施の形態２では、イオン発生部６の動作状態が継続する時間と非動作状態が継続する時間とが異なるようにさせることにより、必要に応じて、漏れ電流計測時間及びイオン電流計測時間を適当に調整することができる。例えば、漏れ電流の計測に時間を掛ける必要がない場合に、補正電圧Ｖ１の計測時間を短縮して、イオン量測定の効率を高めることができる。

（実施の形態３）
実施の形態３は、イオン発生部６が動作状態にある期間の計測回数と、非動作状態にある期間の計測回数とが異なる形態である。以降の説明において、実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。なお、実施の形態１と同様の構成については実施の形態１と同じ符号を用いる。

図１２は本発明の実施の形態３における各部の動作タイミングを説明するための図である。図１２に示すように、補正電圧Ｖ１１の計測が１回行われ、その計測結果は一定時間において補正値として使用し続ける。時点ｔ１において、ＣＰＵ８１は、出力Ｉ／Ｆ８８を介して、イオン発生部駆動回路９１にオフ信号を出力し、イオン発生部６はイオン発生動作が停止されて、イオンを発生しない非動作状態となり、計測部８７の積分回路８７ａによる積分が開始され、補正電圧Ｖ１１を計測する。時点ｔ２になると、ＣＰＵ８１は、出力Ｉ／Ｆ８８を介して、イオン発生部駆動回路９１にオン信号を出力し、イオン発生部６はイオン発生動作が開始されて、イオンを発生する動作状態となり、計測部８７は、スイッチ８７３がリセットされ、積分回路８７ａによる積分が再開され、計測電圧Ｖ１２を計測する。時点ｔ３において、イオン発生部６が依然として動作状態であり、時点ｔ２と同様な動作を行うとともに積分補正を行ない、即ち、時点ｔ２〜時点ｔ３期間に計測された計測電圧Ｖ１２と、時点ｔ１〜時点ｔ２期間に計測された補正電圧Ｖ１１との差分を求めて、イオン電圧を得る。時点ｔ４において、イオン発生部６が依然として動作状態であり、時点ｔ３と同様な動作を行うとともに積分補正を行ない、時点ｔ３〜時点ｔ４期間に計測された計測電圧Ｖ２２と、時点ｔ１〜時点ｔ２期間に計測された補正電圧Ｖ１１との差分を求めて、イオン電圧を得る。このように繰り返すことにより、捕集電極８６により捕集されたイオンによる電圧が得られ、数式（１）、（２）からイオン量が得られる。

実施の形態３では、１回の計測ごとに１周期分の積分を実施するとされたが、これに限らず、１回の計測ごとに複数の周期分の積分を実施して計測結果の平均値を算出することが好ましい。

実施の形態３では、漏れ電流の計測が１回行われ、その計測結果は一定時間に漏れ補正値として使用し続ける。このため、イオン量測定の時間を短縮させることができる。また、イオン発生部６のイオン発生動作を停止する機会が少なくなるので、イオン発生動作を停止する際の不連続性による違和感を抑えることができる。

以上の実施の形態では、本発明のイオン量測定装置を空気調和機に設ける場合について説明したが、本発明に係るイオン量測定装置は、医療用物質発生器、空気清浄機、加湿器、除湿機、温風機、扇風機、掃除機等のイオン発生器を備えた機器に適用されることができる。また、本発明に係るイオン量測定装置は、各種のノイズを除去する手段と組み合わせて使用することができる。

以上の実施の形態では、時点ｔ３から計測結果の差分を算出する例を説明したが、計測結果の差分を算出する時点は、補正電圧Ｖ１及び計測電圧Ｖ２を計測した後の任意の時点であってもよい。

要するに、以上の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。

６ イオン発生部（イオン発生器）
８ イオン量測定装置
８１ ＣＰＵ（制御手段）
８４ タイマ
８６ 捕集電極
８７ 計測部（計測手段）
８７ａ 積分回路
８７１ オペアンプ
８７２ コンデンサ
８７３ スイッチ
８９ Ａ／Ｄ変換回路
９０ 表示部（表示手段）

Claims (9)

1. イオン発生器により発生されたイオンを捕集する捕集電極と、該捕集電極の電位を計測する計測手段とを有するイオン量測定装置において、
   前記イオン発生器を、イオンを発生する動作状態、又はイオンを発生しない非動作状態にさせる制御手段を有し、
   前記イオン発生器が動作状態にある期間の前記計測手段による計測結果、及び前記イオン発生器が非動作状態にある期間の前記計測手段による計測結果の差分に基づいてイオン量を算出して測定するようにしてあることを特徴とするイオン量測定装置。
2. 前記制御手段は、前記イオン発生器の動作状態が所定時間継続した場合、前記イオン発生器を非動作状態に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。
3. 前記動作状態が継続する時間と、前記非動作状態が継続する時間とは異なることを特徴とする請求項２に記載のイオン量測定装置。
4. 前記イオン発生器が動作状態にある期間に前記計測手段にて計測する回数と、前記イオン発生器が非動作状態にある期間に前記計測手段にて計測する回数とは異な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。
5. 前記イオン発生器が非動作状態にある期間に、前記計測手段にて１回計測し、前記イオン発生器が動作状態にある期間に、前記計測手段にて複数回計測するようにしてあることを特徴とする請求項４に記載のイオン量測定装置。
6. ノイズを除去する手段を有することを特徴とする請求項１から５の何れか一つに記載のイオン量測定装置。
7. イオンを発生するイオン発生器と、
   請求項１から請求項６の何れか一つに記載のイオン量測定装置と
   を有し、
   前記イオン発生器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。
8. 前記イオン量測定装置による測定結果を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項７に記載のイオン発生装置。
9. イオン発生器により発生されたイオンを捕集し、捕集したイオンによる電位を計測するイオン量測定方法において、
   前記イオン発生器を、イオンを発生する動作状態、又はイオンを発生しない非動作状態にさせ、
   前記イオン発生器が動作状態にある期間に計測される計測結果、及び前記イオン発生器が非動作状態にある期間に計測される計測結果の差分に基づいてイオン量を算出して測定することを特徴とするイオン量測定方法。

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