【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はマイナスイオン発生方法及び発生装置に係るもので、更に詳しくは電子放射極からの電子放射を促進せしめて高密度のマイナスイオンを生成することにより、有害ガスや臭気ガスの分解消去や消臭並びに空気や水の浄化、或いはエンジンや焼却炉等の燃焼性を著しく高めることの可能なマイナスイオンの発生方法及び発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
我が国では経済成長とともに多量の排煙や排水がなされてきており、加えて化学工業の発展に伴い合成化学品が多用されてきた結果、これらの廃棄や焼却によるダイオキシンや環境ホルモン等の危険物質の発生が拡大化されており、更には高度の自動車社会による膨大量の排気ガス等とが相俟って、大気、水、土壌の汚染が極限に至っており、既にかかる汚染を直接原因とする健康被害が各地で続発していることから、これら汚染の浄化が社会的且緊急の課題とされている。
【０００３】
而も生活の場たる住宅においても近年の建築物は密閉性が著しく高まっている反面、該住宅建物の内装材には合成樹脂や合成化学品が多用され、且これら内装材の施工に係る接着剤や塗料等にも多量の合成化学品や有機溶剤が使用されてなるため、該内装材や接着剤或いは塗料等から揮散されるホルムアルデヒドを初めとする揮発性有機化合物が住宅建物内に揮散滞留して数多の疾病を誘発する所謂シックハウス症候群の原因物質たることが解明されるに至り、これの緊急的解決も要請されている。
【０００４】
ところで汚染された空気中の有害ガスや臭気ガスを分解して浄化する手段として、既にコロナ放電による生成オゾンで酸化分解する機器類が上市されているものの、コロナ放電による手段は極めて高電圧を使用する必要があるばかりか、生成オゾン量を制約せぬと却って健康上危険があり且特有のオゾン臭が拡散される結果ともなり、特には空気や水の汚染は各種の有害ガスや臭気ガス、若しくは化学物質や塵埃或いは有機物等の混入及び光線作用等により酸化された状態にあるから、これら汚染された空気や水の浄化には還元化が要請されるものでありオゾンによる手段では対処しえない。
【０００５】
これがため近年に至ってはマイナスイオンの保持する還元作用により有害ガスや臭気ガスの分解や空気及び水の浄化が注目されるに至り、既にマイナスイオンの生成による空気浄化を図る先願として実用新案登録第３０６６７９３号が開示されており、更にマイナスイオンによる有害ガスの分解に係る先願としては特開平１１−２９０６４４号並びに特開２００１−１８２５２６号が開示されており、或いはマイナスイオンによる燃焼性の向上に係る先願として特開２０００−１６１１５３号等が開示されている。
【０００６】
然るにこれら先願技術は電子放射極にマイナス高電圧直流を通電印加せしめて、該電子放射極より電子放射をなしマイナスイオンを生成せしむる構成のものであって、これら先願技術において空気浄化を図る場合においては絶縁性の高い空気中に露出された電子放射極に単にマイナス高電圧直流を通電印加させ、電子放射極より電子放射をなしマイナスイオンの生成を図るものであるものの、時間経過とともに電子放射極近傍が帯電化して高電位となる結果電子放射が阻害されてマイナスイオンの生成が著しく低下し、有害ガスや臭気ガスの分解消去が実質的になされなくなる結果となっている。
【０００７】
これがためかかる先願技術によるものでは更に電子放射量を高めるために、より高電圧のマイナス直流を通電印加させることが試みられているが、この方法においても通電印加の初期段階では電子放射量が増大するものの、時間経過とともに電子放射極近傍が帯電化に伴い高電位となり、電子放射が阻害されるばかりか却って高電圧の通電印加によりコロナ放電が惹起されて、生成されるマイナスイオンが滅失される結果ともなる。
【０００８】
発明者はかかる実情に鑑み研究を重ねた結果、マイナスイオンによる有害ガスや臭気ガスの分解消去或いは自動車のエンジンや焼却炉等の高燃焼性を図るうえからは、少なくともマイナスイオン密度において２０乃至３０個／ｃｃ以上の高密度マイナスイオンが必要とされること、並びに高密度マイナスイオンの生成には電子放射極より安定且多量の電子放射をなさしめて、一次生成としての多量のプラズマを形成せしむるとともに該プラズマを介して二次生成されるマイナスイオンの多量の生成を図るうえからは、水分子や各種のガス分子等を十分な低クラスター化と且解離せしめて多量のイオン源を形成せしむることが不可欠であり、これがためには電気衝撃力の強い電子放射をなす必要を究明し本発明に至った。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
即ち本発明は電子放射極より多量で且安定した電気衝撃力の強い電子放射をなさしめて高密度のマイナスイオンを生成させることにより、有害ガスや排気ガス並びに臭気ガスの分解消去或いはエンジンや焼却炉等の高燃焼性を図ることの可能な、マイナスイオンの発生方法及び発生装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために本発明が採用した技術的手段は、高密度マイナスイオンを生成させるうえからは電子放射極より多量で且安定した電気衝撃力の強い電子放射をなさしめることが要件となる。
そこでかかる要件を具備させるためには電子放射極に少なくともその電圧が１５００Ｖ以上で最大７５００Ｖのマイナス高電圧を印加させることが必要となり、且安定した電子放射をなさしむるためには電子放射極近傍に発生する帯電の防止を図る所謂過剰帯電を消却させるためのプラス高電圧直流方形波パルスをマイナス高電圧直流方形波パルスの通電印加時間に対し５乃至３０％の通電印加時間割合で交互に変換させて印加し、及び電気衝撃力の強い電子放射をなすことにより電子放射量の促進と且水分子ガス分子等の低クラスター化と解離を図って、多量のイオン源を形成させたうえ高密度マイナスイオンを生成させるためにそのパルス数が２０乃至１００キロパルスの直流方形波パルスを通電印加させる技術思想を採用している。
【００１１】
これがため一対組のスイッチングトランスを設けるとともに該スイッチングトランスの一次側に電圧が１２乃至２４Ｖの直流電圧と、且そのパルス数が２０乃至１００キロパルスのパルス信号を発生させたうえ、均等なパルス方形波として出力させるためのパルス制御回路を介して入力させることにより、一方のスイッチングトランスの二次側からはその電圧がマイナス１５００乃至７５００Ｖで、そのパルス数が２０乃至１００キロパルスのマイナス高電圧直流方形波パルスを出力させ、更に他方のスイッチングトランスの二次側からはその電圧がプラス１５００乃至７５００Ｖで、そのパルス数が２０乃至１００キロパルスのプラス高電圧直流方形波パルスとして出力されるよう形成されている。
【００１２】
そして高電圧を交互に変換させるため該マイナス高電圧直流方形波パルスとプラス高電圧直流方形波パルスとを、電磁変換リレーによりマイナス高電圧直流方形波パルスの通電印加時間に対して、５乃至３０％の通電印加時間の割合を以って交互に変換させたうえ、リード線により絶縁体を介して配設された電子放射極に通電印加せしめ、以って高密度マイナスイオンを発生させるマイナスイオンの発生方法及び発生装置の構成に存する。
【００１３】
【作用】
本発明は上述の如き構成よりなるため以下のような作用を有する。即ち一対組のスイッチングトランスが用いられその一次側には１２乃至２４Ｖの他電圧の直流電圧が入力され、且パルス発生部で発生させたパルス数が２０乃至１００キロパルスのパルス信号をパルス制御回路で正確なパルス信号となして該一次側に入力させることにより、一方のスイッチングトランス二次側からはその電圧がマイナス１５００乃至７５００Ｖで且パルス数が２０乃至１００キロパルスのマイナス高電圧で而も均等な方形波パルスが出力され、更には他方のスイッチングトランスの二次側からは、その電圧がプラス１５００乃至７５００Ｖで且パルス数が２０乃至１００キロパルスのプラス高電圧で而も均等な方形波パルスが出力される。
【００１４】
そしてかかるマイナス高電圧直流方形波パルスとプラス高電圧直流方形波パルスとを、電磁変換リレーによりマイナス高電圧直流方形波パルスの通電印加時間に対してプラス高電圧直流方形波パルスが５乃至３０％の通電印加時間割合で交互に変換させるためマイナス高電圧やプラス高電圧でも安全に変換使用でき、且安定した正確な変換がなしえる。
【００１５】
更にこの交互に変換されたマイナス高電圧直流方形波パルス及びプラス高電圧直流方形波パルスがリード線により電子放射極に通電印加されるため、該電子放射極からは高電圧と高パルス方形波により多量の電子放射とプラズマが形成され、且高パルス方形波による強い尖頭作用が働き水分子やガス分子の低クラスター化と解離が促進されて多量のイオン源が形成されることにより高密度のマイナスイオンの生成がなされる。
加えて電子放射極近傍に高密度のマイナスイオンの生成による帯電が生じても、該マイナス高電圧直流方形波パルスの通電印加に対して、５乃至３０％の通電印加時間割合を以ってプラス高電圧直流方形波パルスが通電印加される結果プラスイオンが瞬時に生成され、過剰帯電が消去され長期に亘って安定した電子放射によるプラズマ形成と且高密度マイナスイオンの生成がなされる。
【００１０】
【実施例】
以下本発明実施例をマイナスイオン発生装置の図とともに説明すれば、図１は本発明マイナスイオン発生装置のブロック図、図２は本発明マイナスイオン発生装置の配線図であって、本発明は一対組のスイッチングトランス２Ａを用いてマイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂ及びプラス高電圧直流方形波パルス２Ｃを出力させるうえから、電源部１より供給される電源としてはその電圧が１２乃至２４Ｖの直流電圧が使用されるもので、自動車エンジンの高燃焼性を初め移動自在な装置に装備使用される場合にはバッテリーや電池１Ａが電源として使用されるが、工場や家庭等で固定設置されて使用する場合にはＡＣ電源が利用されるため、該ＡＣ電源を所望の直流電圧に降圧整流させるＡＣアダプター１Ｂを付帯させて電源とすれば利用でき、且該電源部１からの直流電圧の供給に際してはその一方側がアースされ、且他方側がスイッチングトランス２Ａの一次側巻線２０Ａの中央に形成された直流電圧入力端子２１Ａに入力される。
【００１７】
このスイッチングトランス２Ａはその一次側への入力に対して、一方のスイッチングトランス２Ａの二次側からはその電圧がマイナス１５００乃至７５００Ｖでパルス数が２０乃至１００キロパルスのマイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂを、並びに他方のスイッチングトランス２Ａの二次側からは、その電圧が１５００乃至７５００Ｖで且そのパルス数が２０乃至１００キロパルスのプラス高電圧直流方形波パルス２Ｃを出力させる必要上から一対組で用いられる。
【００１８】
そしてこれらスイッチングトランス２Ａ、２Ａはそのパルス数が２０乃至１００キロパルスの高パルスが使用されることから、高周波特性に優れるフェライトコア２０Ｂが用いられるとともに、所望の二次側出力で出力させるために一次側巻線２０Ａに対する巻線設計を以って二次側巻線２０Ｃが形成されたうえ、該二次側巻線２０Ｃの両側端には出力端子２０Ｄ、２０Ｄが設けられている。
【００１９】
更に該スイッチングトランス２Ａ、２Ａにはその二次側より方形波パルスとして出力させるうえから、その一次側巻線２０Ａの両側端に設けられたパルス信号入力端子２１Ｂ、２１Ｂよりパルス信号３Ａが入力される。
このスイッチングトランス２Ａ、２Ａの一次側に設けられたパルス信号入力端子２１Ｂ、２１Ｂに入力されるパルス信号３Ａはパルス発生部３においてそのパルス数が２０乃至１００キロパルスのパルス信号３Ａを発生させるもので、該パルス信号３Ａの発生手段には特段の制約はなく図２の如くＵＴＪ（単結合トランジスター）３Ｂを用いた発振回路やその他ＰＵＴトランジスターを用いた弛張発振回路、若しくはコルピッツ発振回路或いはハートレー発振回路等も利用できる。
当然にＵＪＴ３Ｂを用いた発振回路の具体的発振パルス数は使用するコンデンサー容量並びに抵抗値により決定される。
【００２０】
かくしてパルス発生部３により所望の高パルス数で発振させ出力されるパルス信号３Ａはパルス波形も均等な方形波ではなく、反面スイッチングトランス２Ａより出力されるマイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂ及びプラス高電圧直流方形波パルス２Ｃは、高密度マイナスイオンを生成させるうえからは均等且安定した方形波パルスが望まれる。
そこでかかるパルス信号３Ａを更に均等且安定したパルス信号３Ａに補整且制御のうえ、スイッチングトランス２Ａのパルス信号入力端子２１Ｂ、２１Ｂに入力させるためパルス制御回路４に入力されて補整且制御がなされる。
【００２１】
即ちこのパルス制御回路４は、パルス発生部３で発振されたパルス信号３Ａを入力させてスイッチングトランス２Ａの二次側より出力されるマイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂ並びにプラス高電圧直流方形波パルス２Ｃとして安定且正確なパルス数と而も均等な方形波として出力させ、パルスの強い尖頭作用により多量のプラズマ形成とイオン源を形成させるうえから、均等且安定したパルス信号に補整し制御させるもので、該パルス制御回路４におけるパルス信号３Ａの補正並びに制御のためには、通常スイッチングトランジスター４Ａを用い該スイッチングトランジスタ４Ａのベース４０Ａにパルス信号３Ａを入力させ、且コレクター４０Ｂをスイッチングトランス２Ａの一側端に設けたパルス信号入力端子２１Ｂに接続し、且エミッター４０Ｃはアース接続がなされる。
更に該アースからはパルス信号整流器４Ｂを介してスイッチングトランス２Ａの他側端のパルス信号入力端子２１Ｂに接続された構成からなるものである。
【００２２】
而して一対組のスイッチングトランス２Ａ、２Ａの一方のスイッチングトランス２Ａの二次側の一方側の出力端子２０Ｄにはマイナス整流器２２Ａが配され、且他方側をアースさせることによりマイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂが出力され、更に他方のスイッチングトランス２Ａの二次側の一方側出力端子２０Ｄにはプラス整流器２２Ｂが配され、且他方側がアースされることによりプラス高電圧直流方形波パルス２Ｃが出力されることとなる。
【００２３】
かくして出力されたマイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂ及びプラス高電圧直流方形波パルス２Ｃは電磁変換リレー５に入力される。
この電磁変換リレー５は電子放射極６Ｂに通電印加により高密度マイナスイオンの生成に際し、マイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂの通電印加に伴い電子放射極６Ｂ近傍の過剰帯電を消去せしむるため、マイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂの通電印加時間に対し５乃至３０％の通電印加時間割合を以ってプラス高電圧直流方形波パルス２Ｃを交互に変換させて通電印加させる必要がある。
【００２４】
電磁変換リレー５は図３に示すように２回路２接点のリレー部５Ａを設けるとともに該リレー部５Ａが電磁ソレノイド５Ｂへの通電及び遮断により接点が切替られるよう形成されてなり、而も該電磁ソレノイド５ＢにはＬＣ回路５Ｃにより所要の時間割合を以って通電及び遮断がなされるよう構成されている。従ってマイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂをリレー部５Ａの１回路側基点５０Ａに接続し、更にプラス高電圧直流方形波パルス２Ｃをリレー部５Ａの２回路側基点５０Ｂに接続しておく。
【００２５】
そうするとＬＣ回路５Ｃからの通電により電磁ソレノイド５Ｂの作動でマイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂが接続された基点５０Ａは接点５１Ａと接続された状態にあるから該マイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂはリード線６Ｃを介して電子放射局６Ｂに通電印加される。
他方２回路側の基点５０Ｂに接続されてなるプラス高電圧直流パルス２Ｃは接点５１Ｂと接続されてなるものの、リード線６Ｃとは無接続の状態にあるから電子放射極６Ｂには通電印加がなされない。
反面ＬＣ回路５Ｃからの通電が遮断された場合には、マイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂが接続された基点５０Ａは接点５２Ａと接続されるため、電子放射極６Ｂへの通電印加がなされず、且プラス高電圧直流方形波パルス２Ｃが接続されてなる基点５０Ｂは接点５２Ｂと接続され且該接点５２Ｂからはリード線６Ｃにより電子放射極６Ｂと接続されてなるから、電子放射極６Ｂにはプラス高電圧直流方形波パルス２Ｃが通電印加されることとなる。
【００２６】
電磁変換リレー５はかかる手段に限定されるものでなく、実質的にスイッチングトランス２Ａより出力されるマイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂの通電印加時間に対して、５乃至３０％の通電時間割合を以って交互に変換通電しえるものであれば使用でき、特にスイッチングトランス２Ａからの出力が安定し且高電圧に耐えうるトランジスター等の使用が可能な場合には、ＩＣ回路所謂シュミット回路の採用も考慮される。そしてこれら全体で変換部５０を構成している。
【００２７】
電磁変換リレー５により所要の通電印加時間に変換されて出力されるマイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂ並びにプラス高電圧直流方形波パルス２Ｃは、リード線６Ｃ及び電子放射極６Ｂよりなる電子放射部６において、対象目的に合せた高密度マイナスイオンの生成がなされる。
図４にはリード線６Ｃの断面説明図が示されてなり、その中央に導電性素材一般的には銅線材からなる通電線６０Ｃの外周囲に絶縁性素材からなる絶縁層６１Ｃが被覆形成されてなるもので、当然に該絶縁層６１Ｃは通電印加に係る電圧に耐えうる耐絶縁強度のものが使用される。
そして肝要なことは出力されるマイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂ及びプラス高電圧直流方形波パルス２Ｃは高パルスであるから、長い距離に亘ってリード線６Ｃが用いられる場合には電磁波の拡散防止のため外表面にシールド層６２Ｃを包被させたものが望まれる。
即ち本発明マイナスイオン発生装置においては電源部１乃至電子放射部６までを一体的に適宜のケーシング内に収納させる場合では電磁波の拡散は僅少であるが、変換されて出力されるマイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂやプラス高電圧直流方形波パルス２Ｃを隔離された位置に設置される電子放射部６に通電印加させる場合にかかる配慮が要請されることとなる。
【００２８】
電子放射部６を構成する電子放射極６Ｂは、マイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂやプラス高電圧直流方形波パルス２Ｃが通電印加されて、電子放射をなす場合の電子放射特性として尖鋭端部より放射がなされるものであるから、具体的形状としては針状に形成され且電子放射がなされるうえから導電性はもとより耐熱性や耐腐蝕性が望まれるため、その素材としてはタングステンが好適であり他の素材としては白金やバナジウム等が挙げられる。
そして該電子放射極６Ｂには高電圧が通電印加されることから、適宜の絶縁体６Ａを介在させて固定配設がなされるもので、多用な目的への使用を考慮した場合にはセラミックス素材が望まれ、とりわけステアタイト質のセラミックス素材が好適である。
【００２９】
図５は建物区画内に電子放射部が配設された態様図であって、該図５においては一側が開口した適宜の外装体６０内の開口近傍に、電子放射極６Ｂを絶縁体６Ａにより固定支持させたうえ、該電子放射極６Ｂにリード線６Ｃよりマイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂ及びプラス高電圧直流方形波パルス２Ｃを通電印加させて高密度マイナスイオンを生成し、該区画内に拡散滞留する揮発住有機化合物や臭気ガスを分解消去させて空気浄化を図るものである。
【００３０】
かかる場合に生成された高密度マイナスイオンといえども短時に滅失するものであるから、固定支持された電子放射極６Ｂの背面に適宜の送風ファン６Ｅを設け生成された高密度マイナスイオンを短時に区画内に拡散させることがより好適である。加えて空気浄化の如く絶縁性の高い空気中に露出させた電子放射極６Ｂにマイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂの通電印加に伴う電子放射極６Ｂ近傍の過剰帯電を消失せしむる場合には、プラス高電圧直流方形波パルス２Ｃをマイナス高電圧直流方形波パルス２Ｂの通電印加時間に対して略１０乃至１５％割合の通電印加時間で交互に変換のうえ通電印加させてやれば良い。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は以上述べたように一対組のスイッチングトランスを用い、その一次側には電圧が１２乃至２４Ｖの直流電圧を入力させ、更にはパルス発生部で発振させたパルス数が２０乃至１００キロパルスのパルス信号を、更に均等且安定化させるため補整と制御させたうえ該スイッチングトランスの一次側に入力させるため、一方のスイッチングトランスの二次側からはマイナス整流器を通して、その電圧が１５００乃至７５００Ｖで且パルス数が２０乃至１００キロパルスのマイナス高電圧で而も均等な方形波パルスが出力され、更に他方のスイッチングトランスの二次側からはプラス整流器を通してその電圧が１５００乃至７５００Ｖで且パルス数が２０乃至１００キロパルスのプラス高電圧で而も均等な方形波パルスが出力される。
【００３２】
そしてこのマイナス高電圧直流方形波パルスの通電印加時間に対して５乃至３０％割合の通電印加時間割合でプラス高電圧直流方形波パルスを交互に変換して電子放射極に通電印加させるために電磁変換リレーを用いるため、高電圧の使用でも長期に亘って安定且確実な変換がなしえるとともに、電子放射極近傍の過剰帯電が消去され、而も電子放射極への塵埃等の付着も著しく抑制される。
【００３３】
更に過剰帯電が消去されることから電子放射量が促進されて多量のプラズマ形成とともに、高パルスで且方形波パルスの印加に伴う尖頭作用が強く働き、水分子やガス分子等の低クラスター化と解離が著しく促進されて多量のイオン源も形成されるため高密度のマイナスイオンが生成され、有害ガスや排気ガス或いは臭気ガスに対して高い分解消去効果が発揮され、更には自動車の混合気を高い燃焼性を以って燃焼し低燃費化が実現しえる等、多くの優れた特長を具備するマイナスイオンの発生方法及び発生装置といえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マイナスイオンの発生装置のブロック図である。
【図２】マイナスイオンの発生装置の配線図である。
【図３】電磁変換リレーの説明図である。
【図４】リードケーブルの断面説明図である。
【図５】建物区画内に電子放射部が配設された態様図である。
【符号の説明】
１ 電源部
１Ａ バッテリー若しくは電池
１Ｂ ＡＣアダプター
２ スイッチングトランス部
２Ａ スイッチングトランス
２Ｂ マイナス高電圧直流方形波パルス
２Ｃ プラス高電圧直流方形波パルス
２０Ａ 一次側巻線
２０Ｂ フェライトコア
２０Ｃ 二次側巻線
２０Ｄ 出力端子
２１Ｂ パルス信号入力端子
２２Ａ マイナス整流器
２２Ｂ プラス整流器
３ パルス発生部
３Ａ パルス信号
３Ｂ ＵＪＴ
４ パルス制御回路
４Ａ スイッチングトランジスター
４Ｂ パルス信号整流器
４０Ａ ベース
４０Ｂ コレクター
４０Ｃ エミッター
５ 電磁変換リレー
５Ａ リレー部
５Ｂ 電磁ソレノイド
５Ｃ ＩＣ回路
５０ 変換部
５０Ａ １回路側基点
５０Ｂ ２回路側基点
５１Ａ １回路側接点
５２Ａ １回路側接点
５１Ｂ ２回路側接点
５２Ｂ ２回路側接点
６ 電子放射部
６Ａ 絶縁体
６Ｂ 電子放射極
６Ｃ リードケーブル
６０ 外装体
６０Ｃ 通電線
６１Ｃ 絶縁層
６２Ｃ シールド層[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method and an apparatus for generating negative ions, and more particularly, to promote the emission of electrons from an electron emission electrode to generate high-density negative ions, thereby decomposing and eliminating harmful gases and odorous gases. The present invention relates to a method and an apparatus for generating negative ions capable of remarkably enhancing odor and air or water purification, or significantly improving the combustibility of an engine, an incinerator and the like.
[0002]
[Prior art]
In Japan, large amounts of smoke and wastewater have been produced with economic growth.In addition, the use of synthetic chemicals has been increasing due to the development of the chemical industry, and as a result, the disposal and incineration of dangerous substances such as dioxins and environmental hormones has occurred. The outbreak is expanding, and combined with the enormous amount of exhaust gases from the advanced automobile society, the pollution of air, water and soil has reached its limit, and health that is directly attributable to such pollution has already been reached. Since the damage has been repeated in various places, purification of these pollutants is a social and urgent issue.
[0003]
In recent years, even in houses where people live, the hermeticity of buildings has increased remarkably. On the other hand, synthetic resins and synthetic chemicals are often used for interior materials of these houses, and the adhesives related to the construction of these interior materials are used. Since a large amount of synthetic chemicals and organic solvents are used for chemicals and paints, volatile organic compounds such as formaldehyde that are volatilized from the interior materials, adhesives, paints, etc., are volatilized and stuck in the residential buildings. As a result, the cause of so-called sick house syndrome, which induces a number of diseases, has been elucidated, and an urgent solution to this problem is also required.
[0004]
By the way, as a means to decompose and purify harmful gas and odorous gas in polluted air, equipment that oxidizes and decomposes with ozone generated by corona discharge is already on the market, but the means by corona discharge uses extremely high voltage. Not only is it necessary to do so, but if the amount of ozone produced is not restricted, it is rather dangerous for health and the result of the diffusion of a characteristic ozone odor. In particular, air and water pollution is caused by various harmful gases and odorous gases. Or, it is in a state of being oxidized due to mixing of chemical substances, dust or organic substances, and the action of light rays. Therefore, purification of these contaminated air and water requires reduction, and can be dealt with by means of ozone. Absent.
[0005]
Due to this, in recent years, attention has been paid to the decomposition of harmful gas and odorous gas and the purification of air and water due to the reducing action held by negative ions, and a utility model registered as a prior application for purifying air by generating negative ions. Japanese Patent No. 3066793 is disclosed, and Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 11-290644 and 2001-182526 are further disclosed as prior applications relating to decomposition of harmful gas by negative ions, or improvement of flammability by negative ions. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-161153 and the like have been disclosed as prior applications related to the above.
[0006]
However, these prior arts have a configuration in which a negative high voltage direct current is applied to the electron emission pole to generate electron emission from the electron emission pole and generate negative ions. In this case, a negative high-voltage direct current is simply applied to the electron emitting pole exposed in the air having high insulating properties to emit electrons from the electron emitting pole and generate negative ions. At the same time, the vicinity of the electron emission pole is charged to a high potential, resulting in the inhibition of electron emission, the generation of negative ions is significantly reduced, and the harmful gas and odorous gas are not substantially decomposed and eliminated.
[0007]
For this reason, in the prior art, in order to further increase the amount of electron emission, it is attempted to apply a higher voltage minus direct current. Although it increases, with the passage of time, the vicinity of the electron emission pole becomes high potential due to electrification, and not only electron emission is hindered, but rather corona discharge is induced by application of high voltage, and generated negative ions are lost. Results.
[0008]
As a result of repeated studies in view of such circumstances, the inventor has found that, in order to achieve decomposition and elimination of harmful gas and odorous gas by negative ions or to achieve high flammability of automobile engines and incinerators, at least a negative ion density of 20 to 30% In order to generate high density negative ions of more than pcs / cc, and to generate high density negative ions, a large amount of plasma is formed as a primary generation by generating a stable and large amount of electron emission from the electron emission electrode. On the other hand, in order to generate a large amount of negative ions secondary generated through the plasma, it is necessary to sufficiently form clusters of water molecules and various gas molecules and dissociate them to form a large amount of ion source. It is indispensable to bleed, and for this purpose, the present inventors have investigated the necessity of emitting electron beams having a strong electric impact force, and have arrived at the present invention.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
That is, the present invention provides a method of producing a high-density negative ion by emitting a large amount of stable and high-impact electron radiation from an electron-emitting pole, thereby decomposing and eliminating harmful gas, exhaust gas, and odor gas, or using an engine or incinerator. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for generating negative ions, which can achieve high flammability such as above.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The technical means adopted by the present invention to solve the above-mentioned problem is that, in order to generate high-density negative ions, it is necessary that a large amount of electron emission from the electron emission electrode and a stable electron emission with a strong electric impact force be performed. It becomes.
Therefore, in order to satisfy such requirements, it is necessary to apply a negative high voltage of at least 7,500 V and a maximum of 7,500 V to the electron emitting pole, and in order to perform stable electron emission, the vicinity of the electron emitting pole is required. The positive high-voltage DC square wave pulse for eliminating the so-called excessive charging for preventing the charging generated at the time is alternately converted at a rate of 5 to 30% of the energizing application time to the energizing application time of the minus high-voltage DC square wave pulse. To increase the amount of electron emission, reduce clustering and dissociation of water molecules, gas molecules, etc. to form a large amount of ion source In order to generate negative ions, a technical idea of applying a DC square wave pulse having a pulse number of 20 to 100 kilopulses is adopted.
[0011]
Therefore, a pair of switching transformers is provided, and a DC voltage of 12 to 24 V and a pulse signal of 20 to 100 kilopulses are generated on the primary side of the switching transformer, and a uniform pulse square wave is generated. Input from the secondary side of one of the switching transformers, the voltage of which is minus 1500 to 7500 V and the number of pulses of which is 20 to 100 kilopulses. A pulse is output, and the other side of the other switching transformer is formed so that the voltage is plus 1500 to 7500 V and the number of pulses is 20 to 100 kilopulses plus a high-voltage DC square wave pulse. .
[0012]
Then, in order to alternately convert the high voltage, the negative high-voltage DC square wave pulse and the positive high-voltage DC square wave pulse are converted into 5 to 30 with respect to the application time of the negative high-voltage DC square wave pulse by the electromagnetic conversion relay. %, Which are alternately converted according to the ratio of the application time of the current application, and then the current is applied to the electron emission electrode disposed through the insulator by the lead wire, thereby generating high density negative ions. And the configuration of the generator.
[0013]
[Action]
Since the present invention has the above-described configuration, it has the following operations. That is, a pair of switching transformers is used, and a DC voltage of another voltage of 12 to 24 V is input to the primary side thereof, and a pulse signal having a pulse number of 20 to 100 kilopulses generated by the pulse generation unit is converted by a pulse control circuit. By inputting to the primary side as an accurate pulse signal, the voltage from the secondary side of one switching transformer is minus 1500 to 7500 V and the number of pulses is minus high voltage of 20 to 100 kilopulses, which is also uniform. A square wave pulse is output, and from the secondary side of the other switching transformer, a square wave pulse having a voltage of plus 1500 to 7500 V and a high number of pulses of 20 to 100 kpulses plus a high voltage is output. Is done.
[0014]
The negative high-voltage DC square wave pulse and the positive high-voltage DC square wave pulse are converted by the electromagnetic conversion relay into a positive high-voltage DC square wave pulse of 5 to 30% with respect to the application time of the negative high-voltage DC square wave pulse. Therefore, conversion can be performed safely even at minus high voltage or plus high voltage, and stable and accurate conversion can be achieved.
[0015]
Further, since the alternately converted negative high-voltage DC square wave pulse and positive high-voltage DC square wave pulse are energized and applied to the electron emission pole by a lead wire, the electron emission pole generates a high voltage and a high pulse square wave. A large amount of electron emission and plasma are formed, and a strong peak action by a high-pulse square wave acts to promote the low clustering and dissociation of water molecules and gas molecules, thereby forming a large amount of ion source to form a high density ion source. The generation of negative ions is performed.
In addition, even if electrification occurs due to generation of high-density negative ions in the vicinity of the electron emission pole, the energization application time is 5 to 30% higher than the energization of the negative high-voltage DC square wave pulse. As a result of the application of the high-voltage DC square wave pulse, positive ions are instantaneously generated, excess charge is eliminated, plasma is formed by stable electron emission over a long period, and high-density negative ions are generated.
[0010]
【Example】
FIG. 1 is a block diagram of the negative ion generator of the present invention, and FIG. 2 is a wiring diagram of the negative ion generator of the present invention. In addition to outputting the negative high-voltage DC square wave pulse 2B and the positive high-voltage DC square wave pulse 2C by using a set of switching transformers 2A, the power supplied from the power supply unit 1 is a DC voltage of 12 to 24V. When used in mobile devices such as a car engine having high flammability, a battery or battery 1A is used as a power source, but is used by being fixedly installed in a factory or home. In this case, an AC power supply is used, so if the AC power supply is provided with an AC adapter 1B for stepping down and rectifying the AC power supply to a desired DC voltage, the power supply can be used. , Is one side is ground when the supply of the DC voltage from 且該 power supply unit 1, 且他 hand side is input to a DC voltage input terminal 21A which is formed in the center of the primary winding 20A of the switching transformer 2A.
[0017]
This switching transformer 2A has a negative high voltage DC square wave pulse 2B having a voltage of -1500 to 7500 V and a pulse number of 20 to 100 kilopulses from a secondary side of one switching transformer 2A in response to an input to its primary side. And from the secondary side of the other switching transformer 2A, a pair of high voltage DC square wave pulses 2C having a voltage of 1500 to 7500 V and a pulse number of 20 to 100 kilopulses is required to be output. Can be
[0018]
Since the switching transformers 2A and 2A use high pulses having a pulse number of 20 to 100 kilopulses, a ferrite core 20B having excellent high-frequency characteristics is used, and the primary transformer is used to output a desired secondary output. A secondary winding 20C is formed by a winding design for the side winding 20A, and output terminals 20D and 20D are provided at both ends of the secondary winding 20C.
[0019]
Further, the switching transformers 2A, 2A output a square wave pulse from the secondary side thereof, and a pulse signal 3A is input from pulse signal input terminals 21B, 21B provided at both ends of the primary winding 20A. You.
The pulse signal 3A input to the pulse signal input terminals 21B and 21B provided on the primary side of the switching transformers 2A and 2A is used to generate a pulse signal 3A having a pulse number of 20 to 100 kilo pulses in the pulse generator 3. There is no particular limitation on the means for generating the pulse signal 3A. As shown in FIG. 2, an oscillation circuit using a UTJ (single-coupled transistor) 3B, a relaxation oscillation circuit using a PUT transistor, a Colpitts oscillation circuit, or a Hartley oscillation circuit Etc. can also be used.
Naturally, the specific number of oscillation pulses of the oscillation circuit using UJT3B is determined by the capacitance and resistance value of the capacitor used.
[0020]
Thus, the pulse signal 3A oscillated by the pulse generator 3 at a desired high pulse number and output is not a square wave having a uniform pulse waveform, but a negative high-voltage DC square wave pulse 2B and a positive high pulse output from the switching transformer 2A. As the voltage DC square wave pulse 2C, a uniform and stable square wave pulse is desired in order to generate high-density negative ions.
Therefore, the pulse signal 3A is further compensated and controlled to a more uniform and stable pulse signal 3A, and then inputted to the pulse control circuit 4 so as to be inputted to the pulse signal input terminals 21B and 21B of the switching transformer 2A. .
[0021]
That is, the pulse control circuit 4 receives the pulse signal 3A oscillated by the pulse generator 3 and outputs the minus high-voltage DC square wave pulse 2B and the plus high-voltage DC square wave pulse output from the secondary side of the switching transformer 2A. A stable and accurate pulse number and a uniform square wave are output as 2C, a large amount of plasma is formed and an ion source is formed by the strong peak action of the pulse, and the pulse signal is adjusted and controlled to be uniform and stable. In order to correct and control the pulse signal 3A in the pulse control circuit 4, the pulse signal 3A is input to the base 40A of the switching transistor 4A using the normal switching transistor 4A, and the collector 40B is connected to the switching transformer 2A. Connected to the pulse signal input terminal 21B provided at one end, Over 40C is made grounded.
Further, the ground is connected to a pulse signal input terminal 21B at the other end of the switching transformer 2A via a pulse signal rectifier 4B.
[0022]
A minus rectifier 22A is disposed at one output terminal 20D on the secondary side of one of the pair of switching transformers 2A, 2A, and the other side is grounded, so that a minus high-voltage DC square is formed. A positive rectifier 22B is provided at one output terminal 20D on the secondary side of the other switching transformer 2A, and a positive high-voltage DC square wave pulse 2C is output by grounding the other side. Will be done.
[0023]
The negative high-voltage DC square wave pulse 2B and the positive high-voltage DC square wave pulse 2C thus output are input to the electromagnetic conversion relay 5.
When the electromagnetic conversion relay 5 generates high-density negative ions by applying an electric current to the electron emission pole 6B, the excess charge near the electron emission electrode 6B can be eliminated by applying the application of the negative high-voltage DC square wave pulse 2B. It is necessary to alternately convert the positive high-voltage DC square wave pulse 2C with a current applying time ratio of 5 to 30% to the current applying time of the negative high-voltage DC square wave pulse 2B to apply the current.
[0024]
As shown in FIG. 3, the electromagnetic conversion relay 5 is provided with a relay portion 5A having two circuits and two contacts, and the relay portion 5A is formed so that the contact can be switched by energization and cutoff of an electromagnetic solenoid 5B. The solenoid 5B is configured to be energized and de-energized at a required time ratio by an LC circuit 5C. Therefore, the negative high-voltage DC square wave pulse 2B is connected to the one-circuit-side base point 50A of the relay unit 5A, and the positive high-voltage DC square-wave pulse 2C is connected to the two-circuit-side base point 50B of the relay unit 5A.
[0025]
Then, since the base point 50A to which the minus high-voltage DC square wave pulse 2B is connected by the operation of the electromagnetic solenoid 5B due to energization from the LC circuit 5C is connected to the contact 51A, the minus high-voltage DC square wave pulse 2B is connected to the lead. Electric power is applied to the electron emission station 6B via the line 6C.
On the other hand, the positive high-voltage DC pulse 2C connected to the base point 50B on the two circuit side is connected to the contact 51B, but is not connected to the lead wire 6C, so that no current is applied to the electron emission pole 6B. Not done.
On the other hand, when the energization from the LC circuit 5C is cut off, the base 50A to which the negative high-voltage DC square wave pulse 2B is connected is connected to the contact 52A, so that energization is not applied to the electron emission pole 6B. The base point 50B to which the plus high-voltage DC square wave pulse 2C is connected is connected to the contact 52B and from the contact 52B to the electron emitting pole 6B by a lead wire 6C. The high voltage DC square wave pulse 2C is applied.
[0026]
The electromagnetic conversion relay 5 is not limited to such a means, and has an energization time ratio of 5 to 30% with respect to the energization application time of the minus high-voltage DC square wave pulse 2B substantially output from the switching transformer 2A. Therefore, any circuit that can alternately conduct electricity can be used. In particular, when a transistor or the like that can stabilize the output from the switching transformer 2A and can withstand a high voltage can be used, an IC circuit, a so-called Schmitt circuit, is used. Is also considered. The whole of them constitutes the conversion unit 50.
[0027]
The negative high-voltage DC square wave pulse 2B and the positive high-voltage DC square wave pulse 2C that are output after being converted to the required energization application time by the electromagnetic conversion relay 5 are supplied to the electron emission section 6 composed of the lead wire 6C and the electron emission pole 6B. In the above, high-density negative ions are generated in accordance with the intended purpose.
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the lead wire 6C. In the center of the lead wire 6C, a conductive layer 60C made of a conductive material, generally a copper wire, is surrounded by an insulating layer 61C made of an insulating material. Naturally, the insulating layer 61C has a withstand strength that can withstand the voltage related to the application of current.
It is important to note that the output negative high-voltage DC square wave pulse 2B and positive high-voltage DC square wave pulse 2C are high pulses, so that when the lead wire 6C is used over a long distance, diffusion of electromagnetic waves is prevented. Therefore, it is desired that the outer surface is covered with the shield layer 62C.
That is, in the negative ion generator of the present invention, when the power supply unit 1 to the electron emitting unit 6 are integrally housed in an appropriate casing, the diffusion of the electromagnetic wave is small, but the negative high voltage DC converted and output is output. Such consideration is required when the square wave pulse 2B or the positive high-voltage DC square wave pulse 2C is applied to the electron emitting section 6 installed at an isolated position.
[0028]
The electron emitting pole 6B constituting the electron emitting section 6 has a sharp end as an electron emission characteristic when the negative high-voltage DC square wave pulse 2B or the positive high-voltage DC square wave pulse 2C is applied and an electron emission is performed. Since it emits radiation, it is formed into a needle shape as a specific shape, and since electron emission is performed and heat resistance and corrosion resistance as well as conductivity are desired, tungsten is preferable as the material. Some other materials include platinum and vanadium.
Since a high voltage is applied to the electron emission electrode 6B, the electron emission electrode 6B is fixedly disposed with an appropriate insulator 6A interposed therebetween. In consideration of its use for various purposes, a ceramic material is used. In particular, a steatite ceramic material is preferable.
[0029]
FIG. 5 is a view showing a mode in which an electron emitting portion is provided in a building section. In FIG. 5, an electron emitting electrode 6B is provided with an insulator 6A near an opening in an appropriate exterior body 60 having one side opened. After being fixedly supported, a negative high-voltage DC square wave pulse 2B and a positive high-voltage DC square wave pulse 2C are applied to the electron emitting pole 6B from the lead wire 6C to generate high-density negative ions, and the negative ions are generated in the compartment. The purpose is to purify air by decomposing and removing volatile resident organic compounds and odorous gas that have accumulated and diffused.
[0030]
Since even the high-density negative ions generated in such a case are lost in a short time, an appropriate blower fan 6E is provided on the back surface of the fixedly supported electron emission pole 6B to generate the high-density negative ions in a short time. More preferably, it is diffused into the compartment. In addition, in the case of eliminating excessive charging near the electron emitting pole 6B due to the application of the application of the negative high-voltage DC square wave pulse 2B to the electron emitting pole 6B exposed in the highly insulating air as in the case of air purification, The positive high-voltage DC square wave pulse 2C may be alternately converted and applied with a current application time of approximately 10 to 15% of the current application time of the negative high-voltage DC square wave pulse 2B.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, the present invention uses a pair of switching transformers, inputs a DC voltage of 12 to 24 V to the primary side, and further generates 20 to 100 kilopulses of the pulse oscillated by the pulse generator. In order to input the pulse signal to the primary side of the switching transformer, the pulse signal is compensated and controlled for further equalization and stabilization, and from the secondary side of one switching transformer, the voltage is 1500 to 7500 V through a minus rectifier. A square wave pulse with a high number of pulses of 20 to 100 kilopulses and a high voltage is output, and from the secondary side of the other switching transformer, the voltage is 1500 to 7500 V through a plus rectifier and the number of pulses is 20 to 100 kpulses. A highly uniform square wave pulse is output at a plus high voltage of 100 kilopulses.
[0032]
An electromagnetic wave is applied to alternately convert the positive high-voltage DC square wave pulse at a rate of 5 to 30% of the current applying time of the negative high-voltage DC square wave pulse to apply the current to the electron emission pole. Using a conversion relay, stable and reliable conversion can be achieved for a long time even when a high voltage is used, excess charge near the electron emission pole is eliminated, and adhesion of dust and the like to the electron emission pole is also significantly suppressed. Is done.
[0033]
In addition, since the excess charge is eliminated, the amount of electron emission is promoted and a large amount of plasma is formed, and a sharp action accompanying the application of a high-pulse and square-wave pulse acts strongly to reduce the clustering of water molecules and gas molecules. The dissociation is greatly accelerated and a large amount of ion source is formed, so that high-density negative ions are generated, and a high decomposition and elimination effect against harmful gas, exhaust gas or odorous gas is exhibited, and furthermore, the mixture of automobiles Can be said to be a method and an apparatus for generating negative ions having many excellent features, such as high combustion efficiency and low fuel consumption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a negative ion generator.
FIG. 2 is a wiring diagram of a negative ion generator.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an electromagnetic conversion relay.
FIG. 4 is an explanatory sectional view of a lead cable.
FIG. 5 is a view showing a mode in which an electron emission unit is provided in a building section.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 power supply unit 1A battery or battery 1B AC adapter 2 switching transformer unit 2A switching transformer 2B minus high-voltage DC square wave pulse 2C plus high-voltage DC square wave pulse 20A primary winding 20B ferrite core 20C secondary winding 20D output terminal 21B Pulse signal input terminal 22A Negative rectifier 22B Positive rectifier 3 Pulse generator 3A Pulse signal 3B UJT
Reference Signs List 4 pulse control circuit 4A switching transistor 4B pulse signal rectifier 40A base 40B collector 40C emitter 5 electromagnetic conversion relay 5A relay unit 5B electromagnetic solenoid 5C IC circuit 50 conversion unit 50A 1 circuit side base point 50B 2 circuit side base point 51A 1 circuit side contact 52A 1 Circuit-side contact 51B 2-circuit-side contact 52B 2-circuit-side contact 6 Electron emission section 6A Insulator 6B Electron emission pole 6C Lead cable 60 Outer body 60C Current line 61C Insulation layer 62C Shield layer
