空调机.pdf

本发明提供使电力转换效率提高的空调机。空调机包括：太阳光发电面板(10)，将太阳光转换成电能并作为电压输出；离子产生单元(16)，通过放电产生离子；控制用微型计算机(15)，控制离子产生单元(16)中的离子的产生或停止；微型计算机用电容器(12)，对控制用微型计算机(15)供电；以及离子产生单元用电容器(13)，对离子产生单元(16)供电。空调机还包括将太阳光发电面板(10)输出的电压进行电压转换，并传输到微型计算机用电容器(12)及离子产生单元用电容器(13)中的任一者的分配单元(11)。

权利要求书1.  空调机，包括：太阳光发电单元，将太阳光转换成电能并作为电压输出；离子产生单元，通过放电产生离子；控制单元，控制所述离子产生单元中的所述离子的产生或停止；第一电容器，对所述控制单元供电；第二电容器，对所述离子产生单元供电；以及分配单元，将所述太阳光发电单元输出的电压进行电压转换并传输到所述第一电容器及所述第二电容器中的任一者。2.  如权利要求1所述的空调机，还包括：起动电路，产生使所述控制单元起动的起动信号，所述起动电路在所述第一电容器的输出电压达到规定电压值以上时，输出所述起动信号。3.  如权利要求2所述的空调机，所述起动电路在所述第一电容器的输出电压小于规定电压值时，不进行所述起动信号的输出。4.  如权利要求3所述的空调机，所述分配单元在所述第一电容器的输出电压低于所述规定电压值时，将所述太阳光发电单元输出的电能蓄积在所述第一电容器中，在所述第一电容器的输出电压为所述规定电压值以上时，将所述太阳光发电单元输出的电能蓄积在所述第二电容器中。5.  如权利要求4所述的空调机，所述第二电容器的电容量大于所述第一电容器的电容量。6.  如权利要求1所述的空调机，所述控制单元根据所述第二电容器的输出电压的电压值，改变所述离子产生单元每单位时间产生所述离子的时间。7.  如权利要求1所述的空调机，所述控制单元进行控制，以使所述第二电容器的输出电压的电压值越低，所述离子产生单元每单位时间的产生所述离子的时间越短。8.  如权利要求1所述的空调机，所述第一电容器及所述第二电容器是锂离子电容器或双电荷层电容器。9.  如权利要求1所述的空调机，还包括框体，该框体收容所述太阳光发电单元、所述离子产生单元、所述控制单元、所述第一电容器、所述第二电容器及所述分配单元。10.  如权利要求1所述的空调机，所述太阳光发电单元输出的电能仅蓄积在所述第一电容器及所述第二电容器中。

说明书空调机
技术领域
本发明涉及通过放电产生离子来进行杀菌的空调机。
背景技术
以往，便携式空调机具备利用太阳能面板(以下称作太阳光发电面板)产生的电能进行充电的蓄电池，使用该蓄电池的电能产生具有杀菌等功能的离子(例如，专利文献1)。另外，有将由太阳光发电面板产生的电能蓄积在电容器中，用作电动压缩机等的电源的装置(例如，专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-100998号公报
专利文献2：日本特开2006-32674号公报
发明内容
发明要解决的问题
作为专利文献1中的蓄电池，通常考虑使用铅电池、镍氢电池、锂离子电池等通过化学反应来蓄积电能的电池。当通过化学反应来蓄积电能时，化学反应需要时间，因此存在充电需要长时间的问题。另外，充放电的循环寿命也短，因此在相对较短的期间内就必须更换。
因此，还考虑通过将专利文献1的蓄电池如专利文献2那样替换为一个电容器来消除上述问题。但是，在使用了一个电容器的情况下也存在如下那样的问题。
在专利文献1的空调机中，为了控制离子的产生或停止，具备利用电能来工作的控制单元(例如微型计算机)。如专利文献2那样，在将电能蓄积到电容器中时，使用该电能来使控制单元工作。
在专利文献2的情况下，由于使用一个电容器，因此蓄积在电容器中的电能不仅用于控制单元，也用于使产生离子的装置(鼓风机、离子产生元件 等)(以下称作离子产生单元)工作。
如专利文献2那样，在将由太阳光发电面板产生的电力蓄积到电容器中时，通常要利用转换器对太阳光发电面板输出的电压进行电压转换后蓄积到电容器中。
在利用一个电容器使离子产生单元及控制单元工作时，由于离子产生单元及控制单元所需的电压不同，因此必须进一步利用其他转换器对电容器的正极端子的电压进行电压转换后提供给控制单元的电源端子。
在这样做的情况下，太阳光发电面板输出的电压将经由两个转换器提供给控制单元。若经由多个转换器，则存在转换时产生损耗、电力转换效率下降的问题。其结果，产生离子的时间被缩短。
本发明的目的在于提供使电力转换效率提高的空调机。
解决问题的方案
本发明提供空调机，包括：太阳光发电单元，将太阳光转换成电能并作为电压输出；离子产生单元，通过放电产生离子；控制单元，控制所述离子产生单元中的所述离子的产生或停止；第一电容器，对所述控制单元供电；第二电容器，对所述离子产生单元供电；以及分配单元，对所述太阳光发电单元输出的电压进行电压转换并传输到所述第一电容器及所述第二电容器中的任一者。
发明效果
本发明具备对控制单元供电的第一电容器，从而能够使电压转换仅为一次，实现能够使电力转换效率提高的效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的空调机的结构例子的框图。
图2是表示本发明的实施方式的空调机的结构例子的框图。
图3是本发明的实施方式的空调机的外形图。
图4是表示本发明的实施方式的空调机的工作例子的流程图。
图5是说明本发明的实施方式的空调机的各信号的状态的定时(timing)图。
图6是说明本发明的实施方式的空调机的离子产生定时的定时图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施方式。此外，在用于说明实施方式的所有图中，相同要素原则上标注相同标号，并省略其重复的说明。
(实施方式)
使用图1及图2说明本发明的实施方式中的各结构。图1及图2是表示本发明实施方式的空调机结构例子的框图，图3是空调机的外形图。
空调机1产生Nanoe(注册商标)离子等离子来进行杀菌。利用通过太阳光产生的电能工作，不需要外部电源。因此，空调机1能够配置在难以接入电源但被太阳光照射的场所，例如汽车的仪表板等车厢内、附近没有电源的窗边等处。
空调机1具备太阳光发电面板10(相当于太阳光发电单元)、分配单元11、微型计算机用电容器12(相当于第一电容器)、离子产生单元用电容器13(相当于第二电容器)、重置IC14(相当于起动电路)、控制用微型计算机15(相当于控制单元)、离子产生单元16(相当于离子产生单元)、电源开关17、框体18及电阻(R1～R4)、电容(C1)。
太阳光发电面板10将太阳光转换成电能并作为电压输出。分配单元11将太阳光发电面板10输出的电能传输到微型计算机用电容器12及离子产生单元用电容器13中的任一者。
离子产生单元用电容器13蓄积由分配单元11所分配的电能，蓄积的电能被提供给离子产生单元16。离子产生单元16利用从离子产生单元用电容器13提供的电能工作，产生离子。
微型计算机用电容器12蓄积由分配单元11所分配的电能，蓄积的电能被提供给控制用微型计算机15。控制用微型计算机15利用从微型计算机用电容器12提供的电能工作，控制离子产生单元16中的离子的产生或停止。
重置IC14产生使控制用微型计算机15起动的起动信号。具体而言，重置IC14在微型计算机用电容器12的输出电压达到规定电压值以上时输出起动信号。以下，详细说明各部分。
太阳光发电面板10将太阳光转换成电能并作为电压输出。太阳光发电面板10例如具有数kW左右的发电能力，电能作为直流电压被输出。
分配单元11将太阳光发电面板10输出的电能传输到微型计算机用电容器12及离子产生单元用电容器13中的任一者，具备DC/DC转换器111、 DC/DC转换器112、电阻(R5～R7)及晶体管(Tr1、Tr2)。
太阳光发电面板10的输出与DC/DC转换器111的输入端子(IN端子)及DC/DC转换器112的输入端子(IN端子)电连接。
DC/DC转换器111的输出端子(OUT端子)与微型计算机用电容器12的正极端子电连接。以下将DC/DC转换器111的输出端子和微型计算机用电容器12的正极端子之间的电连接线称作电路A。另外，将电路A的电压称作电压VA。
另外，DC/DC转换器112的输出端子(OUT端子)与离子产生单元用电容器13的正极端子电连接。以下，将DC/DC转换器112的输出端子和离子产生单元用电容器13的正极端子之间的电连接线称作电路B。另外，将电路B的电压称作电压VB。
DC/DC转换器111及DC/DC转换器112的VSS端子被接地。
DC/DC转换器111及DC/DC转换器112将太阳光发电面板10输出的直流电压转换成与此不同的直流电压并从输出端子(OUT端子)输出。DC/DC转换器112的输出电压例如为12V左右，DC/DC转换器111的输出电压例如为5V左右。
太阳光发电面板10的输出进一步经由电阻R5而与晶体管Tr1的集电极端子及DC/DC转换器111的使能端子(EN端子)电连接。晶体管Tr1为NPN晶体管，发射极端子与地电连接。晶体管Tr1的基极端子电连接控制用微型计算机15的控制信号输出端子(POA端子)。
太阳光发电面板10的输出进一步经由电阻R6而与晶体管Tr2的发射极端子电连接。晶体管Tr2为PNP晶体管，集电极端子与DC/DC转换器112的使能端子(EN端子)电连接。另外，集电极端子也经由电阻R7而与地电连接。晶体管Tr2的基极端子电连接控制用微型计算机15的控制信号输出端子(POB端子)。使能端子(EN端子)是用于控制DC/DC转换器的起动或停止的端子，当输入“HIGH(高电平)”时成为起动状态，当输入“LOW(低电平)”时成为停止状态。
分配单元11在微型计算机用电容器12的输出电压(正极端子的电压)小于规定电压值时，将太阳光发电面板10输出的电力蓄积在微型计算机用电容器12中，在微型计算机用电容器12的输出电压(正极端子的电压)为规定电压值以上时，将太阳光发电面板10输出的电力蓄积在离子产生单元用电容器 13中。以下，详细说明分配单元11的内部工作。
说明在处于无电荷蓄积在微型计算机用电容器12及离子产生单元用电容器13中的状态下，太阳光发电面板10开始了供电时的分配单元11的工作。
控制用微型计算机15无法接受来自微型计算机用电容器12的供电，因此处于停止状态。控制用微型计算机15的控制信号输出端子(POA端子、POB端子)的输出中，POA端子为“LOW”，POB端子为“HIGH”。
此时，晶体管Tr1及Tr2为截止状态。由于太阳光发电面板10开始发电，因此太阳光发电面板10的输出电压经由电阻R5施加在DC/DC转换器111的使能端子(EN端子)上。由于对使能端子(EN端子)施加有“HIGH”，因此DC/DC转换器111成为起动状态，开始对微型计算机用电容器12供电。
另一方面，DC/DC转换器112的使能端子(EN端子)中，晶体管Tr2为截止状态，DC/DC转换器112的使能端子(EN端子)与地为同电位(“LOW”)，DC/DC转换器112处于停止状态。
在微型计算机用电容器12中蓄积电荷，当微型计算机用电容器12的正极端子的电压达到规定电压(Vd)以上时，如后所述，解除重置IC14对控制用微型计算机15的重置，控制用微型计算机15成为起动状态。
控制用微型计算机15在成为起动状态时，使POA端子为“HIGH”，使POB端子为“LOW”。由此，晶体管Tr1及Tr2成为导通状态。通过晶体管Tr1及Tr2成为导通状态，从而DC/DC转换器112的使能端子(EN端子)成为HIGH，DC/DC转换器112成为起动状态。DC/DC转换器112开始对离子产生单元用电容器13供电。
另一方面，DC/DC转换器111的使能端子(EN端子)成为“LOW”，DC/DC转换器111成为停止状态。
微型计算机用电容器12及离子产生单元用电容器13通过分配单元11，蓄积太阳光发电面板10输出的电能。微型计算机用电容器12的正极端子与重置IC14的电源端子(VDD端子)及控制用微型计算机15的电源端子(VDD端子)电连接。
另外，离子产生单元用电容器13的正极端子与离子产生单元16电连接，对需要离子产生单元16内的电能的各要素供电。
微型计算机用电容器12及离子产生单元用电容器13各自的负极端子被接地。
微型计算机用电容器12及离子产生单元用电容器13例如为锂离子电容器或双电荷层电容器。也能够使用这些电容器以外的电容器。
作为蓄积太阳光发电面板10所输出的电能的机构，考虑不使用电容器，而使用铅电池、镍氢电池、锂离子电池等通过化学反应来蓄电的二次电池。但是，在通过化学反应来蓄电时，化学反应需要时间，因此存在充电需要长时间的问题。另外，充放电的循环寿命也短，因此在相对较短的期间内就必须更换。而且，通过化学反应来蓄电的蓄电池视周围的温度而其性能会发生劣化。若使用电容器，则能够解决上述问题，提高蓄电效率，而且即使使用温度发生变化也能稳定地工作。
太阳光发电面板10输出的电能仅蓄积在微型计算机用电容器12及离子产生单元用电容器13中。若另行装载电池等，则需要花工夫来更换电池等，但通过采用上述方式，空调机1能够持续工作而无须更换电池。
重置IC14发挥使控制用微型计算机15起动的起动电路的作用。重置IC14在微型计算机用电容器12的输出电压达到规定电压值以上时，输出使控制用微型计算机15起动的起动信号。起动信号具体是指从重置IC14的重置输出端子(RST端子)输出的信号。
重置IC14的VDD端子与电路A电连接。重置IC14的重置输出端子(RST端子)通过电阻R2连接到控制用微型计算机15的重置输入端子(CLR端子)。电阻R2是用于控制用微型计算机15的重置输入端子(CLR端子)的输入保护的电阻。
重置IC14的重置输出端子与电阻R2之间的连接线通过电阻R1与电路A连接，并且还通过电容C1与地连接。电容C1用于在电路A的电压VA达到规定电压(Vd)后，使重置输出端子稍许延迟。此外，重置IC14的VSS端子被接地。
控制用微型计算机15的重置输入端子(CLR端子)为低电平有效，当输入了“LOW”时，控制用微型计算机15成为停止(重置)状态，当输入了“HIGH”时，控制用微型计算机15成为起动状态。
当对重置IC14的VDD端子施加的电压VA小于规定电压Vd时，重置IC14的重置输出端子(RST端子)输出“LOW”。此时，控制用微型计算机15的重置输入端子也成为“LOW”，控制用微型计算机15成为停止状态。即，重置IC14在微型计算机用电容器12的输出电压小于规定电压值时，不进行 起动信号的输出。
当电压VA为规定电压Vd以上时，重置IC14的重置输出端子(RST)输出“HIGH”。此时，控制用微型计算机15的重置输入端子也成为“HIGH”，控制用微型计算机15成为起动状态。
在不使用重置IC14的情况下，存在下述问题，即当微型计算机用电容器12的输出电压达到控制用微型计算机15的工作电压值附近的电压值时，由于电压值的波动，控制用微型计算机15会反复起动/停止，结果造成工作不稳定。使用重置IC14时，上述问题得以消除。
接下来，说明控制用微型计算机15。控制用微型计算机15利用从微型计算机用电容器12提供的电能工作，控制离子产生单元16中的离子的产生或停止。
控制用微型计算机15内置有AD转换器。电路B的电压VB由串联连接的电阻R3与电阻R4分压后，输入至与控制用微型计算机15的AD转换器的输入相连的端子AD。控制用微型计算机15根据由AD转换器检测出的电路B的电压VB进行以下控制。
离子产生单元16中的离子的产生或停止的控制，根据DC/DC转换器112的正极的电压(电路B的电压VB)的电压值来进行。例如进行下述控制，即改变每单位时间的离子产生单元16的运行时间。
作为一例，控制用微型计算机15能够以下述方式进行控制，即离子产生单元用电容器13的输出电压的电压值越低，每单位时间的离子产生单元16的运行时间越短。详细的工作后述。
接下来，说明离子产生单元16。离子产生单元16包括离子产生单元用控制单元161、送风机162、离子产生元件163及送出口164。离子产生单元用控制单元161、送风机162及离子产生元件163使用蓄积在离子产生单元用电容器13中的电能来工作。
离子产生单元用控制单元161控制送风机162及离子产生元件163。离子产生单元用控制单元161与控制用微型计算机15的信号输出端子POC连接。当信号输出端子POC的输出为“HIGH”时，离子产生单元用控制单元161进行使送风机162及离子产生元件163工作的控制，产生离子。当信号输出端子POC的输出为“LOW”时，离子产生单元用控制单元161进行使送风机162及离子产生元件163停止的控制，不产生离子。
此外，也可当信号输出端子POC的输出为“LOW”时产生离子，而当信号输出端子POC的输出为“HIGH”时使离子产生元件163停止。
离子产生元件163通过放电产生离子。离子产生元件163例如具备针状电极。被施加有高电压(例如6000V左右)的针状电极通过珀尔帖元件的珀尔帖效应而被冷却，使空气中的水分结露，并通过电晕放电产生由微粒子水包围的负离子的微细粒子(例如直径为大致5～20nm)。所产生的离子不仅具有杀菌/除臭的效果，而且具有润湿人的头发、肌肤等的效果。此种离子例如被称作Nanoe(注册商标)离子。
送风机162用于将从框体18的外部导入的空气送出至离子产生元件163。通过离子产生元件163的空气作为含有离子的空气，从送出口164被送出至框体18的外部。
电源开关17设定是否进行离子的产生。当电源开关17为导通时，能够进行离子的产生，当关断时，不进行离子的产生。电源开关17的输出端子与控制用微型计算机15的输入端子(PI)连接。
框体18为了使空调机1能够便携，而容纳太阳光发电面板10、离子产生单元16、控制用微型计算机15、微型计算机用电容器12、离子产生单元用电容器13及分配单元11。送出口164被设置在框体18上。设置送出口164的位置既可在框体18的侧面也可在上表面。
使用图4至图6说明本发明的实施方式的空调机的工作。图4是表示本发明的实施方式的空调机的工作例子的流程图，图5是说明空调机的各信号的状态的定时图，图6是说明空调机的离子产生定时的定时图。
图4表示控制用微型计算机15起动后(电路A的电压VA为规定电压Vd以上时)的控制用微型计算机15所进行的处理。在图4的开始的时刻，控制用微型计算机15使信号输出端子POC的输出为“LOW”，停止离子产生单元16。
首先，控制用微型计算机15判定电源开关17是否导通(S01)。当电源开关17为关断时(S01中为“否”)，控制用微型计算机15结束处理。当电源开关17为导通时(S01中为“是”)，控制用微型计算机15基于电压VB确定离子产生单元16的工作时间(S02)。确定方法后述。
控制用微型计算机15基于在S02中确定的工作时间，将信号输出端子POC的输出设为“HIGH”，使离子产生单元16工作(S03)。
接着S03，控制用微型计算机15判定电路B的电压VB是否为规定电压Vk以上(S04)。规定电压Vk为离子产生单元16能够工作的下限电压值。当电压VB为规定电压Vk以上时(S04中为“是”)，控制用微型计算机15使处理返回S02。因为这样能够使离子产生单元16持续工作。
当电压VB小于规定电压Vk时(S04中为“否”)，控制用微型计算机15使信号输出端子POC的输出为“LOW”，使离子产生单元16停止(S05)，结束(终止)处理。控制用微型计算机15在结束处理时，再次从开始执行。
接下来，使用图5来说明控制用微型计算机15的起动。
图5的t0是从未在微型计算机用电容器12中蓄积电荷的状态起，开始太阳光发电面板10的发电的时间。在该时刻，重置IC14的重置输出端子(RST端子)输出“LOW”。
从t0到t1，DC/DC转换器111起动，微型计算机用电容器12的电压上升。在t1处，当电路A的电压VA达到规定电压Vd以上时，重置IC14的重置输出端子成为“HIGH”，控制用微型计算机15成为起动状态，并且DC/DC转换器112起动。
当控制用微型计算机15成为起动状态时，太阳光发电面板10产生的电能蓄积到离子产生单元用电容器13中。当离子产生单元用电容器13的输出电压达到规定电压Vk以上时，开始产生离子。蓄积在微型计算机用电容器12中的电能被控制用微型计算机15消耗而逐渐下降。
并且，在t2处，当电路A的电压VA小于规定电压Vd时，重置IC14使重置输出端子(RST端子)为“LOW”，控制用微型计算机15成为停止状态，离子的产生也停止。
当电路A的电压VA变得小于规定电压Vd时，DC/DC转换器111再次起动，太阳光发电面板10产生的电能被蓄积到微型计算机用电容器12中，微型计算机用电容器12的电压上升。在t3处，当电路A的电压VA达到规定电压Vd以上时，重置IC14再次将重置输出端子(RST端子)设为HIGH，将控制用微型计算机15设为起动状态。这样，根据微型计算机用电容器12的输出电压，反复进行离子的产生及停止产生。
接下来，使用图6说明图4的S02中的基于电压VB确定离子产生单元16的工作时间的步骤。图6是信号输出端子POC的值，若为“HIGH”则离子产生单元16工作(产生离子)，若为“LOW”则离子产生单元16停止(停止 产生离子)。
控制用微型计算机15进行下述控制，即改变每单位时间的离子产生单元16的工作时间。控制用微型计算机15以下述方式进行控制，以使离子产生单元用电容器13的输出电压(电路B的电压VB)的电压值越低，每单位时间T的离子产生单元16的工作时间越短。
例如，在图6的工作模式A～C中，工作模式A为电路B的电压VB最高的情况，电压VB第二高的情况为工作模式B，电压VB最低的情况为工作模式C。
也可如工作模式A～C那样变更占空比来控制工作时间。另外，也可取代工作模式B，而如工作模式D那样使离子产生单元16时间上离散地工作。
<本实施方式的效果>
根据本实施方式，通过具备对控制用微型计算机15供电的微型计算机用电容器12，从而只需要利用分配单元11进行一次电压转换。由此，实现能够使空调机1的电力转换效率提高的效果。
另外，太阳光发电面板10输出的电能仅蓄积在微型计算机用电容器12及离子产生单元用电容器13中，由此，与使用铅电池、镍氢电池、锂离子电池等通过化学反应来蓄积电能的二次电池相比，能够降低成本，并且能够实现空调机1的小型化。通过小型化，即使在车辆的仪表板、窗边等较小的空间内也能够配置，并且便携性也得到提高。
另外，通过装载微型计算机用电容器12及离子产生单元用电容器13，无须从外部提供电源便能够工作。
而且，通过使用重置IC14进行间歇工作，从而即便使用电容量小的电容器也能够使控制用微型计算机15稳定地工作。
此外，离子产生单元用电容器13的电容量能够使用比微型计算机用电容器12的电容量大的电容量。控制用微型计算机15所需的电流值通常为数mA左右，因此微型计算机用电容器12的电容量例如为数百mF(毫法拉)左右即可。另一方面，离子产生单元16所需的电流值通常为数百mA左右，因此离子产生单元用电容器13的电容量例如必须使用10F(法拉)左右的电容量。
通过减小微型计算机用电容器12的电容量，从而能够尽快地提高微型计算机用电容器12的输出电压。其结果，能够加快控制用微型计算机15的起动。
此外，上述实施方式的说明中所用的控制用微型计算机15典型的是作为集成电路即LSI而实现。集成电路化的方法并不限于LSI，也可通过专用电路或通用处理器来实现。也可以利用LSI制造后能够编程的FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)，或可以利用对LSI内部的电路块的连接或设定能进行重新构置的可重构置处理器。再有，如果利用半导体技术的进步或者派生的其他技术，出现了代替LSI的集成电路化的技术，当然也可以利用该技术来实现功能块的集成化。还存在适用生物技术等的可能性。
<变形例>
在上述实施方式中，重置IC14和控制用微型计算机15作为独立的器件来记载，但也可使控制用微型计算机15具备重置IC14的功能。
2012年12月27日申请的特愿2012-284191的日本申请中包含的说明书、附图及说明书摘要的公开内容被全部引用在本申请中。
工业实用性
本发明的空调机适合于配置在难以接入电源但被太阳光照射的场所、例如车辆的仪表板、附近没有电源的窗边等的空调机等。
标号说明
1  空调机
10  太阳光发电面板
11  分配单元
111  DC/DC转换器
112  DC/DC转换器
12  微型计算机用电容器
13  离子产生单元用电容器
14  重置IC
15  控制用微型计算机
16  离子产生单元
161  离子产生单元用控制单元
162  送风机
163  离子产生元件
164  送出口
17  电源开关
18  框体