JP2004220958A - マイナス粒子発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マイナス粒子発生装置において、流路制御材により空気の流量が減少し、光電子発生材の表面に発生した光電子を十分に捕捉することができず、マイナス粒子の発生量が減少すること。
【解決手段】電気的に接地した網状の光電子発生材１と網状の光電子発生材１に光を照射するための光源とを有する容器６を備え、網状の光電子発生材１に光を照射すると共に、網状の光電子発生材１に空気を流すことによりマイナス粒子を発生させるマイナス粒子発生装置において、容器６内に流れる空気が網状の光電子発生材１に衝突するように、網状の光電子発生材１を容器６内に設けるようにした。そして、光電子発生材を網状にすることで、流路制御材が不要になり、空気の流量が減少することがなく、マイナス粒子の発生量も減少せず、マイナス粒子を効率よく発生させることができるようになる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気にマイナス粒子を付加する装置に関するものであり、特に網状の光電子発生材への紫外線照射等により発生する光電子を利用したマイナス粒子発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマイナス粒子発生装置としては、図７に示すようなものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７において、光電子発生材５１が容器５６の内部に設置されている。光電子発生材５１には電気的な接地５５が取り付けられ、光源５２からの紫外線によって光電子発生材５１から光電子が発生し、空気入口５３から入ってくる空気中の水や酸素等の分子または埃等の微粒子が、流路制御材５７で制御されることで光電子発生材５１の表面を通り、光電子が捕獲されてマイナス粒子として空気出口５４から装置外に放出される。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３３２２２６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のマイナス粒子発生装置では、光電子発生材に紫外線を照射することにより生じる光電子（この現象を光電効果と呼ぶ）を利用している。つまり何らかの手法で光電子放出装置に入った空気のような気体や、気体中の水や酸素等の分子及び集塵フィルタなどによって除去されなかった微粒子が、光電子を捕獲することによりマイナス粒子となり、装置外に放出されるというものである。光電子を放出した後の光電子発生材には、光電子の放出箇所に正孔ができるために、放出された光電子を捕獲したマイナス粒子と正孔との間には電気的引力が働き、マイナス粒子は光電子放出材に電気的な吸着をするので、光電子発生材を電気的に接地することにより、正孔に電子を補充している。また、光電子発生材の表面に空気が流れるように流路制御材を空気入口に設けることで、発生したマイナス粒子が効率よく光電子発生材の表面から空気出口へ流れるというものである。
【０００６】
ところが、流路制御材を設けることにより空気の流量が減少するため、光電子発生材の表面に発生した光電子を十分に捕捉することができない。その結果マイナス粒子の発生量が減少するという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、これら前記従来の課題を解決するもので、光電子発生材を網状にすることで、光電子発生材の表面だけでなく、網状の光電子発生材の網の目に空気が通過するように空気を流すことによってもマイナス粒子の発生が可能となり、光電子発生材の表面に空気が流れるように空気の入口部に流路制御材を設ける必要も無くなり、気体の流量を減少させることがない。このため、マイナス粒子発生装置から発生するマイナス粒子の量が減少することもなく、マイナス粒子を効率よく発生させることができるマイナス粒子発生装置を実現できるものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明のマイナス粒子発生装置は、電気的に接地した網状の光電子発生材と前記網状の光電子発生材に光を照射するための光源とを有する容器を備え、前記網状の光電子発生材に光を照射すると共に、前記網状の光電子発生材に空気を流すことによりマイナス粒子を発生させるマイナス粒子発生装置において、前記容器内に流れる空気が前記網状の光電子発生材に衝突するように、前記網状の光電子発生材を前記容器内に設けるようにした。
【０００９】
本発明によれば、光電子発生材を網状にすることで、特に流路制御材を設けることなく、容器内に流れる空気の通路を遮断するような位置に網状の光電子発生材を設けたとしても、空気は光電子発生材の網の目を通過して後方に流れるため、実質的に空気の流れが遮断されることは無く、空気の流量が確保できる。そして、空気の流量が流路制御材等により減少しないため、マイナス粒子発生装置から発生するマイナス粒子の量が減少することもなく、マイナス粒子を効率よく発生させることができるマイナス粒子発生装置を実現できるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、電気的に接地した網状の光電子発生材と前記網状の光電子発生材に光を照射するための光源とを有する容器を備え、前記網状の光電子発生材に光を照射すると共に、前記網状の光電子発生材に空気を流すことによりマイナス粒子を発生させるマイナス粒子発生装置において、前記容器内に流れる空気が前記網状の光電子発生材に衝突するように、前記網状の光電子発生材を前記容器内に設けるようにした。
【００１１】
これにより、光電子発生材を網状にすることで、特に流路制御材を設けることなく、容器内に流れる空気の通路を遮断するような位置に網状の光電子発生材を設けたとしても、空気は光電子発生材の網の目を通過して後方に流れるため、実質的に空気の流れが遮断されることは無く、空気の流量が確保できる。そして、空気の流量が流路制御材等により減少しないため、マイナス粒子発生装置から発生するマイナス粒子の量が減少することもなく、マイナス粒子を効率よく発生させることができるマイナス粒子発生装置を実現できるようになる。
【００１２】
請求項２に記載した発明は、特に、請求項１に記載の網状の光電子発生材に照射する光を、紫外線とするものである。
【００１３】
これにより、光源から発生する光が紫外線であれば、エネルギーが高いので光電効果により多くの光電子が発生しやすくなるため、より多くのマイナス粒子を装置外に放出することができるようになる。
【００１４】
請求項３に記載した発明は、特に、請求項１または２に記載の網状の光電子発生材を、網状の導電性基材上に設けてなるものである。
【００１５】
光電子発生材として例えば金等の貴金属を用いる場合、それを網状の導電性基材上に設けることにより、たとえ光電子発生材の層が薄層であっても機械的強度を有する部材とできるものである。
【００１６】
請求項４に記載した発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明に加えて、通風手段を備え、前記通風手段によって網状の光電子発生材に空気を流すようにしたものである。
【００１７】
光を照射された光電子発生材からは光電子が放出され、光電子発生材を電気的に接地することによって光電子が抜け出した跡である正孔は速やかに電気的に中和され、光電子が正孔に戻りにくくする。しかし、たとえ光電子発生材が電気的に中和されていても光電子と光電子発生材との間には電気的鏡像力が作用し、微弱ではあるが光電子が光電子発生材に戻ろうとする。従って、発生した光電子を速やかに光電子発生材から引き離す手段が必要であり、発明者等は特にその手段として通風が有効であることを見出した。つまり、光電子発生材に通風することにより発生した光電子が気体分子と衝突しながら光電子発生材から引き離されるので、光電子が光電子発生材に戻る傾向が弱くなり、結果として装置からは効率良くマイナス粒子が発生することとなる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１９】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１のマイナス粒子発生装置の要部断面図である。図１において、網状の光電子発生材１が略円筒形の容器６の内周及び空気出口４近傍に設置されている。前記空気出口４近傍に設置された光電子発生材１は空気の流れる方向と略直角となるように設けられている。網状の光電子発生材１には電気的な接地５が取り付けられている。光源２からの紫外線等の光によって網状の光電子発生材１から光電子が発生し、空気入口３から入ってくる空気中の水や酸素等の分子または埃等の微粒子に、光電子が捕獲されてマイナス粒子として空気出口４から装置外に放出される。
【００２０】
本実施例では、前記網状の光電子発生材１は、金、白金、銀、銅、ステンレス、窒化チタンの中から選ばれた１種類以上であるものを使用している。これらの光電子発生材は仕事関数が小さく、光を照射したときに金属表面から効率よく光電子が発生するため、マイナス粒子を効率よく発生させるのに適している。
【００２１】
また本実施例では、電気的な接地５を網状の光電子発生材１に取り付けている。光電効果により光電子が放出された光電子発生材１には、光電子の放出箇所に正孔ができ、光電子と正孔との間に電気的引力が働き、発生した光電子が光電子発生材１に吸着される。そこで光電子発生材１を電気的に接地することにより、正孔には電子が補充されるため、放出された光電子が正孔に戻ることがないので、マイナス粒子を減少させることなく発生させるのに適している。
【００２２】
以下、本実施例の効果について実験例を用いて説明する。
【００２３】
容器６として内径３ｃｍ、長さ７ｃｍのステンレス製容器を用い、網状の光電子発生材１として厚さ０．１ｍｍの金を用いた。また、光源２として３Ｗの紫外線ランプを用いた。
【００２４】
網状の光電子発生材１に電気的な接地５を取り付けて、本実施例のマイナス粒子発生装置の性能を評価するための実験を行った。光源２の紫外線殺菌ランプを点灯し、マイナス粒子を発生させた。測定は空気出口４から１ｃｍの位置で行い、装置作動後から２分毎に１０分間、単位体積当たりのマイナス粒子の数をイオンテスターで測定した。
【００２５】
また、従来例として図７に示した装置で、前記と同様の試験を行いマイナス粒子の数を測定した。これらの試験結果をまとめて図２に示す。
【００２６】
図２の結果から明らかなように、本発明のマイナス粒子発生装置を用いれば、従来例に比べて、マイナス粒子の発生量が多く、安定していることがわかる。
【００２７】
（実施例２）
図３は本発明の実施例２のマイナス粒子発生装置の要部断面図である。図３において、網状の光電子発生材１１が網状の導電性基材１２の表面に担持されている以外は実施例１と同じであり、同一部分には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。
【００２８】
本実施例では、前記光電子発生材１１は、金、白金、銀、銅、ステンレス、窒化チタンの中から選ばれた１種類以上であるものを使用している。これらの光電子発生材は仕事関数が小さく、紫外線を照射したときに金属表面から効率よく光電子が発生するため、マイナス粒子を効率よく発生させるのに適している。
【００２９】
また本実施例では、電気的な接地５を網状導電性基材１２に取り付けている。光電効果により光電子が放出された光電子発生材１１は、光電子の放出箇所に正孔ができ、光電子と正孔との間に電気的引力が働き、発生した光電子が光電子発生材に吸着される。そこで導電性基材を電気的に接地することにより、正孔には電子が補充されるため、放出された光電子が正孔に戻ることがないので、マイナス粒子を減少させることなく発生させるのに適している。
【００３０】
以下、本実施例の効果について実験例を用いて説明する。
【００３１】
容器６として内径３ｃｍ、長さ７ｃｍのステンレス製円筒状容器を用い、網状の導電性基材１２として厚さ０．５ｍｍのステンレスを用い、これに網状の光電子発生材１１として金をメッキした。また、光源１３として３Ｗの紫外線殺菌ランプを用いた。
【００３２】
網状の導電性基材１２に電気的な接地５を取り付けて、本実施例のマイナス粒子発生装置の性能を評価するための実験を行った。光源１３の紫外線殺菌ランプを点灯し、マイナス粒子を発生させた。測定は空気出口４から１ｃｍの位置で行い、装置作動後から２分毎に１０分間、単位体積当たりのマイナス粒子の数をイオンテスターで測定した。試験結果を図４に示す。
【００３３】
図４の結果から明らかなように、本発明のマイナス粒子発生装置を用いれば、常に安定したマイナス粒子の発生が見られた。このことから、本発明はマイナス粒子の発生を減少させることなく、常に一定に空気中へのマイナス粒子の供給を実現することができた。
【００３４】
（実施例３）
図５は本発明の実施例３のマイナス粒子発生装置の要部断面図である。図５において、通風装置２１が設置されている以外は実施例２と同じであり、同一部分には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。
【００３５】
本実施例では、前記光電子発生材１１は、金、白金、銀、銅、ステンレス、窒化チタンの中から選ばれた１種類以上であるものを使用している。これらの光電子発生材は仕事関数が小さく、紫外線を照射したときに金属表面から効率よく光電子が発生するため、マイナス粒子を効率よく発生させるのに適している。
【００３６】
また本実施例では、電気的な接地５を網状導電性基材１２に取り付けている。光電効果により光電子が放出された光電子発生材１１は、光電子の放出箇所に正孔ができ、光電子と正孔との間に電気的引力が働き、発生した光電子が光電子発生材に吸着される。そこで導電性基材を電気的に接地することにより、正孔には電子が補充されるため、放出された光電子が正孔に戻ることがないので、マイナス粒子を減少させることなく発生させるのに適している。
【００３７】
以下、本実施例の効果について実験例１を用いて説明する。
【００３８】
容器６として内径３ｃｍ、長さ７ｃｍのステンレス製容器を用い、網状の導電性基材１２として厚さ０．５ｍｍのステンレスを用い、これに光電子発生材１１として金をメッキした。また、光源３として３Ｗの紫外線ランプを用いた。
【００３９】
網状の導電性基材１２に電気的な接地５を取り付けて、本実施例のマイナス粒子発生装置の性能を評価するための実験を行った。光源２の紫外線ランプを点灯し、通風手段２１を作動し、マイナス粒子を発生させた。測定は空気出口４から１ｃｍの位置で行い、装置作動後から２分毎に１０分間、単位体積当たりのマイナス粒子の数をイオンテスターで測定した。試験結果を図６に示す。
【００４０】
図６の結果から明らかなように、本発明のマイナス粒子発生装置を用いれば、常に安定したマイナス粒子の発生が見られた。このことから、通風手段を用いれば、マイナス粒子の発生がより一層多くなり、また常に一定に空間内へのマイナス粒子の供給を実現することができた。
【００４１】
次に、本実施例の効果について実験例２を用いて説明する。
【００４２】
光電子発生材１１として、金、白金、銀、銅、ステンレス、窒化チタンからなるマイナス粒子発生装置を用いて、実験１と同様の方法で、マイナス粒子の測定を行った。なお、測定は空気出口４から１ｃｍの位置で行い、装置作動後２分後に単位体積当たりのマイナス粒子の数をイオンテスターで測定した。測定結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】

【００４４】
表１の結果から明らかなように、本実施例のマイナス粒子発生装置を用いて、光電子発生材として、金、白金、銀、銅、ステンレス、窒化チタンを用いれば、多くのマイナス粒子が発生することが判明した。その中でも特に金、白金、窒化チタンを用いた場合に大量のマイナス粒子が発生することがわかった。
【００４５】
次に、本実施例の効果について実験例３を用いて説明する。
【００４６】
光電子発生材１１として金、網状の導電性基材１２として、銅、アルミニウム、ステンレス、真鍮からなるマイナス粒子発生装置を用いて、実験例１と同様の方法で、マイナス粒子の測定を行った。なお、測定は空気出口４から１ｃｍの位置で行い、装置作動後２分後に単位体積当たりのマイナス粒子の数をイオンテスターで測定した。測定結果を表２に示す。
【００４７】
【表２】

【００４８】
表２の結果から明らかなように、本実施例のマイナス粒子発生装置を用いて、光電子発生材として金、導電性基材として、銅、アルミニウム、ステンレス、真鍮を用いれば、多くのマイナス粒子が発生することが判明した。その中でも特にステンレスを用いた場合に大量のマイナス粒子が発生することがわかった。
【００４９】
なお、上記実施例１から実施例３において、内径３ｃｍ、長さ７ｃｍのステンレス製容器を用いたが、形状、大きさ、厚さ、種類は限定されるものではなく、マイナス粒子発生装置として適用できる形状や大きさや厚さや種類であれば、どのようなものでも構わない。
【００５０】
また、実施例２、実施例３では、網状の導電性基材として厚さ０．５ｍｍのステンレスを用いたが、厚さ、種類は限定されるものではなく、導電性であり、なおかつ光電子発生材が担持できれば、どのようなものでも構わない。
【００５１】
以上のように本実施例において、空間にマイナス粒子を添加するマイナス粒子発生装置を得ることができた。尚、本実施例のマイナス粒子発生装置を備えた空気調和装置として、空気清浄機、エアコン、ファンヒーター、除湿機、加湿機、介護臭等の脱臭器、トイレ用の脱臭器等にも応用可能であることはいうまでもない。
【００５２】
尚、上記実施例において、網状の光電子発生材１を、容器６の内周及び空気出口４近傍の両方に設けたが、容器６の内周に設けることは本発明の必須要件ではなく、また空気出口４近傍に設けることについても、容器６内に流れる空気を（網状であるため実質遮断はしないが）遮断するような位置に設けられていれば支障がなく、空気出口４近傍に限定するものではない。
【００５３】
また上記実施例において、網状の光電子発生材１を空気の流れる方向と略直角となるように設けているが、この角度に限定するものではなく、容器６内に流れる空気が、網状の光電子発生材１に衝突するか、あるいは光電子発生材１の網の目を通過するように設けられていれば支障がないものである。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光電子発生材を網状とすることにより、流路制御材が不要になり、空気の流量が減少しないため、マイナス粒子発生装置から発生するマイナス粒子の量が減少することもなく、マイナス粒子を効率よく発生させるマイナス粒子発生装置が実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるマイナス粒子発生装置の構成を示す要部断面図
【図２】同実施例におけるマイナス粒子発生量の従来との比較を示すグラフ
【図３】本発明の実施例２におけるマイナス粒子発生装置の構成を示す要部断面図
【図４】同実施例におけるマイナス粒子発生量を示すグラフ
【図５】本発明の実施例３におけるマイナス粒子発生装置の構成を示す要部断面図
【図６】同実施例におけるマイナス粒子発生量を示すグラフ
【図７】従来のマイナス粒子発生装置の構成を示す要部断面図
【符号の説明】
１、１１ 網状の光電子発生材
２ 光源
３ 空気入口
４ 空気出口
５ 電気的な接地
６ 容器
１２ 網状の導電性基材
２１ 通風手段

Claims (4)

1. 電気的に接地した網状の光電子発生材と前記網状の光電子発生材に光を照射するための光源とを有する容器を備え、前記網状の光電子発生材に光を照射すると共に、前記網状の光電子発生材に空気を流すことによりマイナス粒子を発生させるマイナス粒子発生装置において、前記容器内に流れる空気が前記網状の光電子発生材に衝突するように、前記網状の光電子発生材を前記容器内に設けたマイナス粒子発生装置。
2. 網状の光電子発生材に照射する光を、紫外線とした請求項１に記載のマイナス粒子発生装置。
3. 網状の光電子発生材は、網状の導電性基材上に設けてなる請求項１または２に記載のマイナス粒子発生装置。
4. 通風手段を備え、前記通風手段によって網状の光電子発生材に空気を流す請求項１から３のいずれか１項に記載のマイナス粒子発生装置。

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