JP2004330193A - Method and device for generating negative ion by using sunlight in living space - Google Patents

Method and device for generating negative ion by using sunlight in living space Download PDF

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Toshiaki Fujii
敏昭 藤井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device for generating negative ion by using the sunlight that can conduct an effective discharge of the negative ion for energy saving in a living space. <P>SOLUTION: In the method for generating the negative ion by using the sunlight 6 in the living space 2, optical electricity is discharged by irradiating with sunlight, an optical electricity discharging material 5 installed in a part of the space wherein the the material 5 is irradiated under the electric field and the discharged electricity helps to generate the negative ion in the living space. A blind is installed in a part of the space wherein the material 15 is irradiated and the optical electricity discharging material generating the negative ion by discharging the optical electricity with the irradiation of the sunlight is installed on a surface where the material 15 is irradiated on the shield material of the blind. Electrode material may be installed on a part of a surface opposite to the surface where the optical electricity discharging material of the blind is installed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、太陽光を用いる省エネ型生活空間に係り、特に、個人住宅、病院、事務所等における快適空間を創出するための太陽光利用の負イオン発生方法と装置に関する。   The present invention relates to an energy-saving living space using sunlight, and more particularly, to a method and an apparatus for generating negative ions using sunlight for creating a comfortable space in a private house, a hospital, an office, or the like.

従来の快適生活空間を得る技術として、除塵(粒子状物質の除去)と脱臭により空気の清浄化を行う家庭用空気清浄器を例に説明する。
該清浄器は、強電界下でコロナ放電によって微粒子を正に荷電し、負に帯電したフィルタを用いて、該荷電微粒子を捕集し、また、活性炭を用いた脱臭フィルタによって脱臭する装置で構成されていた。
該清浄器は、通常前記構成の装置を人の居住空間の床面上に設置し、周辺空気を強制的に清浄器内蔵の電力で動くファンの作動により、清浄器内に通気することにより空気清浄を行っていた。
As a conventional technique for obtaining a comfortable living space, a home air purifier that purifies air by dust removal (removal of particulate matter) and deodorization will be described as an example.
The purifier comprises a device that positively charges fine particles by corona discharge under a strong electric field, collects the charged fine particles by using a negatively charged filter, and deodorizes the fine particles by a deodorizing filter using activated carbon. It had been.
In the purifier, the device having the above-described configuration is usually installed on the floor of a living space of a person, and the surrounding air is forcibly ventilated into the purifier by the operation of a fan that is driven by the built-in electric power. Cleaning was going on.

この様な構成や作動では次のような問題点があった。
即ち、コロナ放電によってオゾンが生成するが、このオゾンは極微量でも人体に有害である。放電による荷電では、粒子の粒径が細かくなると、荷電効率が低くなる。例えば、ウィルスが付着した0.1μm以下の粒子やタバコ煙中の0.1μm以下の粒子状物質の捕集性能は著しく低く、捕集・除去はほとんど困難であった。
放電では、微粒子が発生してしまうので、後方のフィルタの負担が大きくなり、捕集容量の大きい捕集材が必要になる。脱臭フィルタは、上述の発生オゾンにより劣化が早いので(オゾンと脱臭フィルタが反応する)、性能劣化が早い等の欠点が多くあった。
また、該清浄器を床面上に設置し、電力で作動させるので、人の活動空間が制限され(減少し)、多くの電力の供給が必要であった。
Such a configuration and operation have the following problems.
That is, ozone is generated by corona discharge, and even a very small amount of this ozone is harmful to the human body. In charging by discharging, as the particle diameter becomes smaller, the charging efficiency becomes lower. For example, the collection performance of particles having a particle size of 0.1 μm or less to which a virus has adhered and particulate matter having a size of 0.1 μm or less in cigarette smoke was extremely low, and collection and removal were almost difficult.
In the discharge, fine particles are generated, so that the load on the rear filter increases, and a collecting material having a large collecting capacity is required. Since the deodorizing filter deteriorates rapidly due to the above-mentioned generated ozone (the ozone reacts with the deodorizing filter), there are many disadvantages such as rapid deterioration of performance.
Further, since the purifier is installed on the floor and operated by electric power, a space for human activities is restricted (reduced), and a large amount of electric power needs to be supplied.

ところで、清浄空気の指標は、上記のような微粒子や臭気の他に、正負イオンがある。
負イオンが多いと「爽快感」が得られることが知られているが、人の活動している空間では、正イオンが発生し、負イオンは少ない(正イオンが発生すると、負イオンを消費してしまう)。例えば、ファンやモータの回転では、正イオンが発生し、負イオンを消費してしまうので、このようなファンを用いる空間では負イオンが少ない(第12回エアロゾル科学・技術研究討論会、p120〜122,1995)。
即ち、上記微粒子を正に荷電させて捕集する方式では、コロナ放電や動力源のファンの作動により正イオンが増加(負イオンが減少)した。このため、実用的により効果的な方式の出現が期待されていた。
これらに対し、本発明者らは、光電子放出材に紫外線照射することにより、発生する光電子を用いて微粒子を荷電・捕集する方式を提案した。
この方式は、特に半導体、液晶、精密機械工業など、先端産業における作業空間の超清浄化に効果的であったが、適用先によってはその目的に合致させて使用できるように改善する余地があった。
特開昭63−78471号公報 特開平3−258357号公報 第12回エアロゾル科学・技術研究討論会、p120〜122(1995)
The index of the clean air includes positive and negative ions in addition to the fine particles and odor as described above.
It is known that if there are many negative ions, "exhilaration" can be obtained, but in the space where people are active, positive ions are generated and few negative ions are generated. Resulting in). For example, when a fan or a motor rotates, positive ions are generated and negative ions are consumed, so that a space using such a fan has few negative ions (12th Aerosol Science and Technology Research Forum, p120- 122, 1995).
That is, in the method in which the fine particles are positively charged and collected, positive ions increased (negative ions decreased) due to corona discharge and operation of a fan of a power source. For this reason, a practically more effective system has been expected.
On the other hand, the present inventors have proposed a method of irradiating a photoelectron emitting material with ultraviolet rays to charge and collect fine particles using generated photoelectrons.
Although this method was particularly effective in ultra-cleaning work spaces in advanced industries such as the semiconductor, liquid crystal, and precision instrument industries, there is room for improvement so that it can be used according to its purpose depending on the application. Was.
JP-A-63-78471 JP-A-3-258357 12th Aerosol Science and Technology Research Symposium, p120-122 (1995)

本発明は、上記従来技術に鑑み、正イオンを発生させることなく、省エネで生活空間において除塵と負イオンの放出を効果的に行うことができる太陽光利用の負イオン発生方法と装置を提供することを課題とする。   In view of the above prior art, the present invention provides a method and an apparatus for generating negative ions using sunlight, which can effectively remove dust and release negative ions in a living space without generating positive ions without energy. That is the task.

上記課題を解決するために、本発明では、生活空間における太陽光利用の負イオンの発生方法において、太陽光が照射される空間の一部に配備した光電子放出材に、太陽光を照射して光電子を放出させ、該放出する光電子で該生活空間へ負イオンを発生させることを特徴とする生活空間における太陽光利用の負イオンの発生方法、又は生活空間における太陽光利用の負イオン発生装置において、太陽光が照射される空間の一部に、太陽光の照射により光電子を放出して負イオンを発生させる光電子放出材を配備することを特徴とする生活空間における太陽光利用の負イオン発生装置としたものである。
本発明において、前記光電子の放出は、電場下で行うのがよく、そのための電極材を設置することができる。
また、本発明では、生活空間における太陽光利用の負イオン発生装置において、太陽光が照射される空間の一部にブラインドを設け、該ブラインドのしゃ光材の太陽光の照射される面に、太陽光の照射により光電子を放出して負イオンを発生させる光電子放出材を配備することを特徴とする生活空間における太陽光利用の負イオン発生装置としたものである。
前記装置において、ブラインドのしゃ光材には、光電子放出材を配備した面の対抗面の一部に電極材を設置することことができる。
さらに、本発明では、太陽光をしゃ光するためのブラインドであって、該ブラインドのしゃ光材の太陽光の照射される面に、太陽光の照射により光電子を放出して負イオンを発生させる光電子放出材を配備し、該光電子放出材を配備した面の対抗面の一部に電極材を設けたことを特徴とする太陽光利用の負イオン発生用ブラインドとしたものである。
In order to solve the above problems, in the present invention, in a method for generating negative ions using sunlight in a living space, a photoelectron emitting material provided in a part of a space where sunlight is irradiated is irradiated with sunlight. A method for generating negative ions using sunlight in a living space, characterized by emitting photoelectrons and generating negative ions in the living space with the emitted photoelectrons, or a negative ion generator using sunlight in a living space A negative ion generator utilizing sunlight in a living space, wherein a photoelectron emitting material that emits photoelectrons by irradiation of sunlight to generate negative ions is provided in a part of the space where sunlight is irradiated. It is what it was.
In the present invention, the photoelectrons are preferably emitted under an electric field, and an electrode material for the emission can be provided.
Further, in the present invention, in a negative ion generator utilizing sunlight in a living space, a blind is provided in a part of the space where the sunlight is irradiated, and the surface of the blind where the sunlight is irradiated of the light shielding material, A negative ion generator utilizing sunlight in a living space, comprising a photoelectron emitting material that emits photoelectrons by irradiation with sunlight to generate negative ions.
In the above-mentioned device, an electrode material can be provided on a part of a surface opposite to a surface on which the photoelectron emitting material is provided, in the light shielding material of the blind.
Furthermore, in the present invention, a blind for blocking sunlight, wherein the surface of the blind that is irradiated with sunlight emits photoelectrons by irradiation of sunlight to generate negative ions. A negative ion generating blind utilizing sunlight, wherein a photoelectron emitting material is provided, and an electrode material is provided on a part of a surface opposite to the surface on which the photoelectron emitting material is provided.

本発明によれば、次のような効果を奏することができた。
1)生活空間において、太陽の方向に光電子放出材と、電場形成のための電極材とを設置したことによって、
(a)太陽光によって、粒子状物質が捕集・除去された負イオンリッチな快適空気が得られた。
即ち、太陽光の利用で実施できるので、省エネで粒子状物質が捕集・除去された負イオンリッチな快適空気が得られた。
(b)太陽光の利用で快適空気が容易に得られるので、人の活動空間(スペース)が広くなった。また、動力費は電界形成のみでよいから、従来の空気清浄器に比べて、大幅に低減された。また、オゾンレスであり、微粒子など副生成物は発生しないことから、実用上効果的な快適生活空間創出技術となった。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
1) In a living space, by installing a photoelectron emitting material and an electrode material for forming an electric field in the direction of the sun,
(A) Negative ion-rich comfortable air from which particulate matter was collected and removed by sunlight was obtained.
That is, since it can be carried out by using sunlight, negative ion-rich comfortable air from which particulate matter is collected and removed with energy saving is obtained.
(B) Comfortable air can be easily obtained by using sunlight, so that the activity space (space) for humans has been widened. In addition, the power cost only needs to be formed by the electric field, so that it is significantly reduced as compared with the conventional air purifier. In addition, since it is ozone-free and does not generate by-products such as fine particles, it has become a practically effective technology for creating a comfortable living space.

2)上記の快適空気の創出において、予め空気中の粒子状物質の濃度を1000万個/ft以下にすることによって、
(a)該空気から光電子放出材への太陽光の照射によって発生させた光電子による負イオンの生成を効果的に行うことができた。
(b)、(a)による負イオンを人のいる生活空間へ放出すると、人は爽快感を得られた。
(c)、(d)による負イオンを含む空気を、食品や植物に暴露すると、食品や植物の鮮度が長時間維持できた。
3)上記の快適空気は除菌されているので、
(a)人への爽快感、食品や植物の鮮度への効能が一層増加した。
(b)健康に好適な空気となった。
2) In the above-mentioned creation of comfortable air, the concentration of particulate matter in the air is previously reduced to 10 million particles / ft 3 or less,
(A) Negative ions could be effectively generated by photoelectrons generated by irradiating the photoelectron emitting material with sunlight from the air.
When the negative ions according to (b) and (a) were released into the living space where the person was, the person could feel refreshed.
When the air containing negative ions according to (c) and (d) was exposed to foods and plants, the freshness of the foods and plants could be maintained for a long time.
3) Since the above-mentioned comfortable air has been sterilized,
(A) The exhilaration to humans and the effect on the freshness of foods and plants are further increased.
(B) The air became suitable for health.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、生活空間の太陽光が照射する場所に、太陽光の照射により光電子を放出する光電子放出材と電場設定のための電極材とを設置し、それによって、(1)微粒子や浮遊菌類(微生物類)などの粒子状物質の捕集部と、(2)生活空間への負イオンの放出部とを有するものである。
即ち、通常外気や室内の粒子状物質の濃度は、0.1μm以上の粒子状物質濃度で、1億〜10億/ft程度存在する。本発明では、これを1000万個/ft以下、あるいは100万個/ft、特に好ましくは10万個/ft以下にすると、空気が新鮮となり、負イオンの発生が効果的となることを見い出して本発明に到ったものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
According to the present invention, a photoelectron emitting material that emits photoelectrons by irradiating sunlight and an electrode material for setting an electric field are installed at a place where sunlight is irradiated in a living space. It has a collecting part for particulate matter such as (microorganisms) and (2) a part for emitting negative ions to the living space.
That is, the concentration of the particulate matter in the outside air or the room is usually about 100 to 1 billion / ft 3 at the concentration of the particulate matter of 0.1 μm or more. In the present invention, when the amount is set to 10,000,000 pieces / ft 3 or less, or 1,000,000 pieces / ft 3 or less, particularly preferably 100,000 pieces / ft 3 or less, the air becomes fresh and the generation of negative ions becomes effective. Thus, the present invention has been made.

前記(1)の粒子状物質の捕集・除去部においては、光電子放出材への太陽光の照射により、光電子を発生させ、該光電子により粒子状物質を荷電させ、荷電された粒子状物質を捕集・除去するものである。また、前記(2)の負イオンの放出部においては、光電子放出材への太陽光の照射により光電子を発生させ、該光電子により空間中へ負イオンを放出するものである。次に、それぞれの構成について説明する。
光電子放出材と電場(電極材)については、粒子状物質の捕集・除去部と、負イオンの発生部の両方に適用でき、荷電微粒子捕集材は粒子状物質の捕集・除去に適用できる。
光電子放出材は、太陽光の照射により、光電子を放出するものである。したがって、該放出材は、太陽光の照射により光電子を放出するものであれば、何れでも良く、光電的な仕事関数が小さなもの程好ましく、更には加工性の良いものが実用的に有効であることから好ましい。
In the particulate matter collection / removal section (1), photoelectrons are generated by irradiating the photoelectron emitting material with sunlight, and the particulate matter is charged by the photoelectrons. It is to collect and remove. In the negative ion emitting section (2), photoelectrons are generated by irradiating the photoelectron emitting material with sunlight, and the photoelectrons emit negative ions into the space. Next, each configuration will be described.
The photoelectron emission material and electric field (electrode material) can be applied to both the trapping / removing part of particulate matter and the generating part of negative ions. The charged fine particle trapping material is applicable to trapping / removal of particulate matter. it can.
The photoelectron emitting material emits photoelectrons when irradiated with sunlight. Therefore, the emission material may be any material that emits photoelectrons by irradiating sunlight, and a material having a small photoelectric work function is preferable, and a material having good workability is practically effective. This is preferred.

光電子放出材は、適宜の形状の母材に光電子放出性物質を付加して用いることができる。即ち、光電子放出材は、板状、プリーツ状、曲面状、凹凸状、ハニカム状、網状、線状、繊維状、スクリーン状の形状の適宜の母材に、後記する光電子放出性物質を付加したものである。これらは適用先、装置形状、要求性能などにより適宜予備試験や検討を行い決めることができる。
通常、ガラス材への光電子放出性物質の付加や、網状の適宜の材料(母材)への光電子放出性物質の付加が簡易な形状で効果的であることから好ましい。
また、光電子放出材の少なくとも一種類は、生活空間と外部の間(壁材)に設置し、これに太陽光を照射して用いると、効果やコストの面で実用上有利となることから好ましい。この方法として、光透過性物質の母材に、後記する光電子放出性物質を付加して用いるタイプがある。
The photoelectron emitting material can be used by adding a photoelectron emitting substance to a base material having an appropriate shape. That is, the photoelectron emitting material was a plate-like, pleated, curved, irregular, honeycomb, net-like, linear, fibrous, or screen-like base material to which a photo-emissive material described below was added. Things. These can be determined by appropriate preliminary tests and examinations according to the application destination, device shape, required performance, and the like.
Usually, it is preferable to add a photoelectron-emitting substance to a glass material and to add a photoelectron-emitting substance to an appropriate net-like material (base material) because it is effective in a simple shape.
In addition, it is preferable that at least one type of the photoelectron emitting material is installed between the living space and the outside (wall material) and is used by irradiating it with sunlight, because it is practically advantageous in terms of effect and cost. . As this method, there is a type in which a photoelectron emitting material described later is added to a base material of a light transmitting material.

付加の方法は、太陽光の照射により光電子が放出されれば、何れでも良い。例えば、ガラス母材上へコーティングして使用する方法、他の例として母材表面近傍へ埋込んで使用する方法や母材上に付加し更にその上に別の材料をコーティングして使用する方法、光透過性物質と光電子放出性物質を混合して用いる方法等がある。
付加の方法の例として、イオンプレーティング法、スパッタリング法、蒸着法、CVD法、メッキによる方法、塗布による方法、スタンプ印刷による方法、スクリーン印刷による方法があり、適宜に用いることができる。
また、付加は、薄膜状に付加する方法、網状、線状、帯状に付加する方法等適宜用いることが出来る。
Any method can be used as long as photoelectrons are emitted by irradiation of sunlight. For example, a method of coating and using on a glass base material, a method of embedding near the surface of the base material as another example, a method of adding on the base material and further coating another material thereon And a method of using a mixture of a light-transmitting substance and a photoelectron-emitting substance.
Examples of the addition method include an ion plating method, a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method, a plating method, a coating method, a stamp printing method, and a screen printing method, which can be appropriately used.
In addition, the addition may be performed as appropriate, such as a method of adding a thin film, a method of adding a net, a line, or a band.

光電子放出性物質は、効果や経済性の面から、Ba,Sr,Ca,Y,Gd,La,Ce,Nd,Th,Pr,Be,Zr,Fe,Ni,Zn,Cu,Ag,Pt,Cd,Pb,Al,C,Mg,Au,In,Bi,Nb,Si,Ta,Ti,Sn,Pのいずれか又はこれらの化合物又は合金又は混合物が好ましく、これらは単独で又は二種以上を複合して用いられる。複合材としては、アマルガムの如く物理的な複合材も用いうる。
例えば、化合物としては酸化物、ほう化物、炭化物があり、酸化物にはBaO,SrO,CaO,Y,Cd,Nd,ThO,ZrO,Fe,ZnO,CuO,AgO,PtO,PbO,Al,MgO,In,BiO,NbO,BeOなどがあり、またほう化物にはYB,GdB,LaB,CeB,PrB,ZrBなどがあり、さらに炭化物としてはZrC,TaC,TiC,NbCなどがある。
From the viewpoints of effect and economy, the photoemission material is made of Ba, Sr, Ca, Y, Gd, La, Ce, Nd, Th, Pr, Be, Zr, Fe, Ni, Zn, Cu, Ag, Pt, Any one of Cd, Pb, Al, C, Mg, Au, In, Bi, Nb, Si, Ta, Ti, Sn, P or a compound or alloy or a mixture thereof is preferable, and these may be used alone or in combination of two or more. Used in combination. As the composite material, a physical composite material such as amalgam can be used.
For example, the oxide as a compound, boride, there are carbides, BaO in the oxide, SrO, CaO, Y 2 O 5, Cd 2 O 3, Nd 2 O 3, ThO 2, ZrO 2, Fe 2 O 3 , ZnO, CuO, Ag 2 O , PtO, PbO, Al 2 O 3, MgO, in 2 O 3, BiO, NbO, include BeO, also YB 5 to borides, GdB 6, LaB 6, CeB 6 , PrB 6 , ZrB 2 and the like, and further, as carbides, there are ZrC, TaC, TiC, NbC and the like.

母材として用いる光透過性物質は、室内から室外への空気の流通を遮断し、太陽光の透過性に優れ、その表面又は表面近傍に光電子放出性物質が付加出来るものであれば、何れも使用出来る。特に、太陽光の内波長の短い光(例、<400nm)の透過性が良いものが効果的であるので好ましい。通常、ガラス材やアクリル樹脂のような高分子材が好適に使用できる。
上記光透過性物質以外の母材としては、Cu−Zn、SUSなどを上記網状など適宜の形状で使用でき、その表面に前記の光電子放出性物質が被覆(付加)できるものであればいずれでも良い。
光電子放出性物質の種類や光透過性材料などの母材の種類、付加方法の選択は、適用分野、経済性、太陽光の照射方法等により検討し、あるいは予備試験を行い適宜行うことが出来る。
The light-transmitting substance used as the base material is any as long as it blocks the flow of air from indoor to outdoor, has excellent sunlight permeability, and can add a photoelectron-emitting substance to the surface or near the surface. Can be used. In particular, those having good transmittance of light having a short wavelength (e.g., <400 nm) of sunlight are preferable because they are effective. Usually, a polymer material such as a glass material or an acrylic resin can be suitably used.
As a base material other than the light-transmitting substance, Cu-Zn, SUS, or the like can be used in an appropriate shape such as the mesh, and any material can be used as long as its surface can be coated (added) with the photoelectron-emitting substance. good.
The type of the base material such as the type of the photo-emissive substance, the type of the light-transmitting material, and the addition method can be appropriately determined by examining the application field, economic efficiency, the method of irradiating sunlight, or performing a preliminary test. .

網状、線状、繊維状、スクリーン状、ハニカム状の光電子放出材(通気性の光電子放出材)は、該光電子放出材を通り抜けるように空気を流すと、弱い電場において効果的に光電子が放出されるので、適用先装置の形状・構造、要求・性能によっては好ましい。弱い電場で光電子放出効果を有する理由は、該気流が光電子放出を助けるためと考えられる。
光電子放出材の種類やその形状は、太陽光の照射方法、目的(微粒子の荷電・捕集か、負イオンの放出か、利用の装置の形状、電場のかけ方、構造あるいは希望する効率等により適宜決めることができる。
光電子放出材は、電場下で太陽光照射することにより光電子の放出が効果的となる。電場における光電子放出については、本発明者等がすでに提案している(例、特公平3−5859号、特開平2−303557号公報)。
電場は、光電子放出材(負極)と電極(正極)間に電圧を印加することで形成できる。
Mesh-like, linear, fibrous, screen-like, and honeycomb-like photoelectron-emitting materials (air-permeable photoelectron-emitting materials) can emit photoelectrons effectively in a weak electric field when air is passed through them. Therefore, it is preferable depending on the shape, structure, requirements, and performance of the application device. It is considered that the reason for having a photoelectron emission effect in a weak electric field is that the air current assists photoemission.
The type and shape of the photoelectron emitting material depends on the method of irradiating sunlight, the purpose (charge / collection of fine particles, emission of negative ions, shape of equipment used, method of applying electric field, structure, desired efficiency, etc.). It can be determined appropriately.
The photoelectron emission material emits photoelectrons effectively when irradiated with sunlight in an electric field. The inventors of the present invention have already proposed photoelectron emission in an electric field (for example, Japanese Patent Publication No. 3-5859 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-303557).
The electric field can be formed by applying a voltage between the photoelectron emitting material (negative electrode) and the electrode (positive electrode).

本発明における電場電圧は0.1V/cm〜2kV/cmである。すなわち、本発明では光電子放出材として、通気性の光電子放出材を用いることができ、この場合は、電場電圧は微弱でよく、100V/cm以下、通常20V/cm以下で効果的である。好適な電場の強さは、適用先条件、装置形状、規模、効果、経済性等で適宜予備試験や検討を行い決めることが出来る。
例えば、負イオンの放出を外部方向(光電子放出材と電極で挟まれた空間に対し、該空間の外側)へ行う場合は、通気性の光電子放出材を用いると、電場の強さは20V/cm以下で高い効果を得ることから好ましい。
電場形成用の電極材は、周知の電極材を適宜に用いることができる。例えば、SUS材、Cu−Zn材がある。
電場用電極材は、後記する荷電微粒子捕集材(集じん材)と兼ねてあるいは一体化し、用いることができる。
The electric field voltage in the present invention is from 0.1 V / cm to 2 kV / cm. That is, in the present invention, an air-permeable photoelectron emitting material can be used as the photoelectron emitting material. In this case, the electric field voltage may be weak, and is effective at 100 V / cm or less, usually 20 V / cm or less. A suitable electric field strength can be determined by appropriate preliminary tests and studies in consideration of the application conditions, apparatus shape, scale, effect, economy, and the like.
For example, in the case where negative ions are emitted outward (outside the space between the photoelectron emitting material and the electrode), if a gas-permeable photoelectron emitting material is used, the electric field strength will be 20 V / cm or less is preferable because a high effect is obtained.
As the electrode material for forming the electric field, a well-known electrode material can be appropriately used. For example, there are a SUS material and a Cu-Zn material.
The electric field electrode material can be used also as an integrated or integrated with a charged fine particle collecting material (dust collecting material) described later.

荷電微粒子の捕集材(集じん材)は、荷電微粒子が捕集できるものであればいずれでも使用できる。通常の荷電装置における集じん板、集じん電極各種電極材や静電フィルタ方式が一般的であるが、スチールウール電極、タングステンウール電極のような捕集部自体が電極を構成するウール状構造のものも有効である。エレクトレック材も好適に使用できる。
また、本発明者がすでに提案したイオン交換フィルタ(又は繊維)を用いて捕集する方法も有効である(特公平5−9123号、特開昭63−77557号、同63−84656号各公報)。
イオン交換繊維は微粒子除去に加えて、住居において通常発生がみられるアンモニアやアミンのようなアルカリ性ガス、アルデヒドのような活性ガス、プロピオン酸、吉草酸、酪酸のような極低濃度(ppb以下)でも悪臭を放す体臭の捕集・除去に効果があるので適用先によっては好ましい。
Any material for collecting charged fine particles (dust collecting material) can be used as long as it can collect charged fine particles. Dust collecting plates, dust collecting electrodes, and various electrode materials for ordinary charging devices and electrostatic filter systems are generally used.However, the collecting part itself, such as a steel wool electrode or a tungsten wool electrode, has a wool-like structure in which the electrodes are configured. Things are also valid. Electrec materials can also be suitably used.
In addition, the method of collection using an ion exchange filter (or fiber) already proposed by the present inventors is also effective (Japanese Patent Publication Nos. 5-9123, JP-A-63-77557, and JP-A-63-84656). ).
In addition to removing particulates, ion-exchange fibers are extremely low concentrations (ppb and below) such as alkaline gases such as ammonia and amines, active gases such as aldehydes, and propionic acid, valeric acid and butyric acid, which are commonly found in dwellings. However, it is effective for collecting and removing body odors that emit a bad odor, and thus is preferable depending on the application destination.

捕集は、これらの捕集方法を単独で、又はこれらの方法を2種類以上組合せて適宜用いることが出来る。
前記の粒子状物質の濃度を1000万個/ftにすると、負イオンの生成が効果的になる理由の詳細は不明であるが、1つの理由として共存する粒子状物質の濃度が多いと光電子が該粒子状物質に消費されるためと考えられる。
負イオン発生部は、空気中の粒子状物質の濃度が1000万個/ft以下となった空気を、負イオン濃度を3000個/ml〜10万個/mlにするところである。ここで、負イオンの生成は、光電子が電子親和性の大きい水分子や酸素分子との電子付着やクラスタリングにより、O (HO)n 、O(HO)n、OH(HO)nなどの負イオンクラスターを作るためと考えられる。
For collection, these collection methods can be used alone or in combination of two or more of these methods.
If the concentration of the particulate matter is 10 million / ft 3 , the details of the reason why the generation of negative ions is effective are unknown, but one reason is that if the concentration of the coexisting particulate matter is large, the photoelectron Is considered to be consumed by the particulate matter.
The negative ion generating section is where the concentration of the particulate matter in the air becomes 10,000,000 particles / ft 3 or less, and the negative ion concentration becomes 3000 / 100,000 particles / ml. Here, generation of negative ions is performed by O 2 (H 2 O) n, O (H 2 O) n, and OH due to electron attachment and clustering of photoelectrons with water molecules or oxygen molecules having high electron affinity. It is considered to form a negative ion cluster such as (H 2 O) n.

これらの反応を次に示す。
+e → O -
-+ HO → O -(HO)



-(HO)n−1+ HO → O -(HO)n
一般に、爽快感が得られる自然の滝や渓流では、数千個〜数万個/mlの負イオンが存在するが、それに比較して人の活動している事務所での負イオン濃度は数百個/ml程度存在するのみである(唐木、鈴木、田中、空気調和・衛生工学会学術講演会論文集,B−44,p1065〜1068,1995年10月)。
従って、本発明では、人の生活空間における負イオン濃度を光電子により、3000〜10万個/mlまで高め、自然環境に近づけるものである。
These reactions are shown below.
O 2 + e → O 2 -
O 2 - + H 2 O → O 2 - (H 2 O)



O 2 - (H 2 O) n -1 + H 2 O → O 2 - (H 2 O) n
Generally, there are thousands to tens of thousands of negative ions / ml in a natural waterfall or mountain stream where a refreshing feeling can be obtained. There are only about 100 / ml (Karaki, Suzuki, Tanaka, Transactions of the Society of Air Conditioning and Sanitary Engineers, B-44, p1065-1068, October 1995).
Therefore, in the present invention, the concentration of negative ions in the living space of a person is increased to 3000 to 100,000 / ml by photoelectrons to bring the concentration closer to the natural environment.

次に、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の生活空間を備えた住居の概略構成図である。
図1において、人1が生活する生活空間Aである住居2に、粒子状物質(塵埃、花粉、各種菌、微生物含有粒子など)3を捕集・除去する粒子状物質の捕集・除去部Bと、生活空間への負イオンの放出を行う負イオン発生部Cを備えている。
住居2内では、人1の生活活動による塵埃(例、タバコの煙、ゴミ、ホコリ)類3の発生、また外気からの花粉や各種菌・微生物含有粒子3の侵入などで汚染されている。特に、最近の住居は密閉性(気密性)が高いので、生活空間Aで発生した塵埃類3は、人1の近傍に存在するので、健康に悪影響を及ぼす。
Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a house provided with a living space of the present invention.
In FIG. 1, a collection / removal unit for collecting / removing particulate matter (dust, pollen, various bacteria, microorganism-containing particles, etc.) 3 in a house 2 which is a living space A where a person 1 lives. B and a negative ion generator C for releasing negative ions into the living space.
The house 2 is contaminated by dust (eg, tobacco smoke, garbage, dust) 3 generated by the daily activities of the person 1 and by intrusion of pollen and various bacteria / microorganism-containing particles 3 from the outside air. In particular, since recent dwellings have high hermeticity (airtightness), the dust 3 generated in the living space A is present near the person 1 and adversely affects health.

これらの粒子状物質3は、本発明の粒子状物質の捕集・除去部Bにて捕集・除去される。
即ち、粒子状物質3は、ガラス板(窓ガラス)4に光電子放出性物質5を被覆した本発明の光電子放出材への太陽6からの光7の照射により放出される光電子8により荷電され、荷電粒子状物質9となる。次いで、該荷電粒子状物質9は、後方の荷電粒子状捕集材10にて、捕集・除去され、粒子状物質3の捕集・除去部Bの出口は、清浄空気11となる。
次に、粒子状物質3が照射された清浄空気11は、本発明の負イオン発生部Cにて負イオンリッチな空気12に変換され、負イオンリッチな清浄空気12が生活空間Aへ供給される。
These particulate matter 3 is collected and removed in the particulate matter collection and removal section B of the present invention.
That is, the particulate matter 3 is charged by the photoelectrons 8 emitted by irradiating the photoelectron emission material of the present invention, in which the glass plate (window glass) 4 is coated with the photoelectron emission substance 5, with light 7 from the sun 6, It becomes charged particulate matter 9. Next, the charged particulate matter 9 is collected and removed by the charged particulate matter collecting material 10 on the rear side, and the outlet of the collection and removal part B of the particulate matter 3 becomes clean air 11.
Next, the clean air 11 irradiated with the particulate matter 3 is converted into negative ion-rich air 12 in the negative ion generator C of the present invention, and the negative ion-rich clean air 12 is supplied to the living space A. You.

即ち、清浄空気11は、ガラス材4に、光電子放出性物質5を被覆した本発明の光電子放出材への太陽6からの光7の照射により放出される光電子8により負イオンリッチな快適空気12となる。
13は、光電子放出材からの光電子8の放出を効率良く行うための電場形成のための電極材である。
このようにして、人1の生活する生活空間Aには快適空気12が供給される。この空気は負イオンリッチであるため、生活空間Aでは森林浴の中で得られるようなリラックスなそう快感が得られる。負イオンリッチな空気12によりそう快感が得られる反応メカニズムは、十分に解明されていないが次のように考えられる。即ち、負イオンリッチな空気は、人の自律神経の調整作用を高めるため、細胞を賦活させ、新陳代謝を活性にするためと考えられる。
That is, the clean air 11 is a comfortable air 12 rich in negative ions due to photoelectrons 8 emitted by irradiating the photoelectron emitting material of the present invention with the photoelectron emitting material 5 coated on the glass material 4 with light 7 from the sun 6. It becomes.
Reference numeral 13 denotes an electrode material for forming an electric field for efficiently emitting the photoelectrons 8 from the photoelectron emitting material.
In this way, the comfortable air 12 is supplied to the living space A where the person 1 lives. Since this air is rich in negative ions, the living space A provides a relaxed and pleasant feeling as obtained in a forest bath. The reaction mechanism for providing a pleasant sensation by the negative ion-rich air 12 has not been sufficiently elucidated, but is considered as follows. That is, it is considered that the air rich in negative ions enhances the regulation of human autonomic nerves, activates cells, and activates metabolism.

また、該快適空空気12は、空中浮遊菌・微生物類も同時に除去されているので、殺菌空気と同様に安全な(人への菌や微生物、ビールスなどからの汚染を防止した)空気(除菌空気)となっている。
図1中矢印は、太陽光の光電子放出材への照射や、人の生活により発生する熱による住居2内での空気の流れであり、該流れにより住居2内の粒子状物質3は効果的に粒子状物質の捕集・除去部Bへ運ばれ、捕集・除去され、また快適空気12が効果的に人の生活空間Aへ運ばれる。
In addition, since the comfortable air 12 is also free of airborne bacteria and microorganisms, it is safe to remove air (prevents contamination of humans from microorganisms, microorganisms, viruses, etc.) as well as sterilized air (removal). Bacteria air).
The arrows in FIG. 1 indicate the flow of air in the house 2 due to the irradiation of sunlight on the photoelectron emission material and the heat generated by human life, and the flow effectively causes the particulate matter 3 in the house 2 to flow. Then, the particulate matter is transported to the collection / removal section B where it is collected and removed, and the comfortable air 12 is effectively transported to the living space A of the person.

図2に、本発明の別の生活空間を備えた住居の概略構成図を示す。
図2は、図1において、負イオン発生部Cにおける光電子放出材が網状のCu−Znに光電子放出性物質5を被覆した本発明の光電子放出材を用いたものである。14は、網状Cu−Znに光電子放出性物質5を被覆した光電子放出材に太陽6からの光7を照射するための窓ガラスである。
図2において、図1と同じ記号は同じ意味を示す。
FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of a house having another living space according to the present invention.
FIG. 2 uses the photoelectron emitting material of the present invention in which the photoelectron emitting material in the negative ion generating section C in FIG. Reference numeral 14 denotes a window glass for irradiating light 7 from the sun 6 to a photoelectron emission material obtained by coating a photoelectron emission material 5 on a reticulated Cu—Zn.
2, the same symbols as those in FIG. 1 have the same meaning.

図3に本発明のもう一つの生活空間を備えた住居の一部の概略構成図を示す。
図3では、太陽6からの光7が、透過する窓ガラス4の近傍に設置されたブランドDに、粒子状物質3の捕集・除去部B、及び負イオン発生部Cを一体化して組み込み、生活空間Aに除塵(粒子状物質3の除去)された負イオンリッチな快適空気12を供給するものである。
即ち、ブラインドのしゃ光材14に、光電子放出性物質5が被覆されており、太陽6からの光7の照射により放出される光電子8により、粒子状物質3は荷電され、荷電粒子状物質となり、該荷電粒子状物質は、荷電粒子状物質の捕集材(電極)10にて捕集される。ここで、該捕集材(電極)10は、光電子放出性物質5からの光電子放出を電場下で行うための電場形成用電極材も兼ねている。
FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of a part of a house having another living space according to the present invention.
In FIG. 3, the collection / removal unit B of the particulate matter 3 and the negative ion generation unit C are integrated into the brand D installed near the window glass 4 through which the light 7 from the sun 6 passes. And supplies the comfort air 12 rich in negative ions, which has been dust-removed (removal of the particulate matter 3), to the living space A.
That is, the light shielding material 14 of the blind is covered with the photoelectron-emitting substance 5, and the photoelectrons 8 emitted by the irradiation of the light 7 from the sun 6 charges the particulate matter 3 to become charged particulate matter. The charged particulate matter is collected by a charged particulate matter collecting material (electrode) 10. Here, the trapping material (electrode) 10 also serves as an electric field forming electrode material for performing photoelectron emission from the photoelectron emitting substance 5 under an electric field.

放出された光電子8は、前方では、主に除塵のために作用し、後方では、主に粒子状物質3が除去され、清浄空気となっているので、負イオン空気12のために作用する。
このようにして、粒子状物質3は除去され、負イオンリッチな快適空気12となり、生活空間Aに供給されるので生活空間Aではリラックスなそう快感が得られる。
15は、住居2(図1,2)内における1部の生活空間(部屋)を示す。
図3中矢印は、空気の流れの方向を、また図3で、図1,2と同じ記号は、同様の意味を示す。
The emitted photoelectrons 8 mainly act for dust removal in the front, and act for the negative ion air 12 because the particulate matter 3 is mainly removed and clean air is provided in the rear.
In this way, the particulate matter 3 is removed, and the air 12 becomes rich in negative ions and is supplied to the living space A. Thus, the living space A can be relaxed and pleasant.
Reference numeral 15 denotes a part of a living space (room) in the house 2 (FIGS. 1 and 2).
The arrows in FIG. 3 indicate the direction of air flow, and in FIG. 3, the same symbols as those in FIGS.

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例1
図1に示した住居のモデルを作り、光電子による粒子状物質の捕集・除去部Bのより住居空間における浮遊粒子状物質の除去を行い、負イオン発生部C入口の粒子状物質の濃度に対する発生負イオン濃度について調べた。
また、負イオンの効能として、いちご(果実)に5℃で負イオンリッチな空気を暴露し、鮮度維持について調べた。また、負イオンリッチな除菌空気の効能として、該空気を寒天培地に吹きつけ、菌を培養し、調べた。
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples.
Example 1
The model of the house shown in FIG. 1 is made, and the particulate matter trapping / removing unit B by photoelectrons is used to remove suspended particulate matter in the residential space, and the concentration of the particulate matter at the entrance of the negative ion generating unit C is determined. The generated negative ion concentration was examined.
In addition, as an effect of negative ions, strawberry (fruit) was exposed to negative ion-rich air at 5 ° C., and the maintenance of freshness was examined. In addition, as an effect of the negative ion-rich sterilized air, the air was blown onto an agar medium, and the bacteria were cultured and examined.

(1)住居の大きさ; 40m
(2)粒子状物質の捕集・除去部(B)の条件;
(a)装置大きさ: 約300リットル、
(b)光電子放出材:ガラスにZrCを5nm被覆、
(c)電場:板状 Cu−Zn、強さ 5〜50V/cm、
(d)荷電粒子状物質捕集材:板状 Cu−Zn、500V/cm、
(3)負イオン発生部(C)の条件;
(a)装置大きさ: 約200リットル、
(b)光電子放出材:ガラスにZrCを5nm被覆、
(c)電場:電極材 Cu−Zn、強さ 50V/cm、
(4)粒子状物質(空気中浮遊物質)の濃度測定器:パーティクルカウンター
(光散乱式,>0.1μm)(5)負イオン濃度測定器:イオンテスタ
(1) Size of house; 40m 3
(2) Conditions for the particulate matter collection / removal section (B);
(A) Apparatus size: about 300 liters,
(B) Photoemission material: glass coated with 5 nm of ZrC,
(C) Electric field: Cu-Zn plate, strength 5-50 V / cm,
(D) Charged particulate matter trapping material: plate-shaped Cu-Zn, 500 V / cm,
(3) Conditions for the negative ion generating section (C);
(A) Apparatus size: about 200 liters
(B) Photoemission material: glass coated with 5 nm of ZrC,
(C) Electric field: electrode material Cu-Zn, strength 50 V / cm,
(4) Particulate matter (floating substance in air) concentration measuring device: particle counter
(Light scattering type,> 0.1 μm) (5) Negative ion concentration measuring device: Ion tester

結 果
(1)粒子状物質の捕集・除去部(B)における電場用電圧を変えて、該部Bにおける粒子状物質の除去性能を変化させ、負イオン発生部(C)への入口粒子状物質濃度(個/ft)に対する負イオン発生濃度(個/ml)を調べた。
図4に、負イオン発生部(C)への入口粒子状物質濃度(個/ft)に対する発生負イオン濃度の関係を示す。測定値はバラツキが大きいので範囲を示す。
また、図5に住居における粒子状物質(−●−印)と負イオンの濃度(−○−)の変化を示す。
(2)負イオンの効能を調べるために、本発明で得られた3,000、1万、5万個/mlの負イオン(いずれも平均値)にいちごを暴露し、鮮度保持について調べた。
表1に、鮮度の指標として、カビの発生が認められた日数を示す。
Results (1) By changing the electric field voltage in the particulate matter collection / removal section (B), the particulate matter removal performance in the section B is changed, and the entrance particles to the negative ion generator (C) are changed. The negative ion generation concentration (number / ml) with respect to the concentration of the substance (number / ft 3 ) was examined.
FIG. 4 shows the relationship between the concentration of the generated negative ions with respect to the concentration (parts / ft 3 ) of the particulate matter entering the negative ion generator (C). The measured values show a range because of large variations.
FIG. 5 shows changes in the particulate matter (-● -mark) and the concentration of negative ions (-(-) in the house.
(2) To examine the efficacy of negative ions, strawberries were exposed to 3,000, 10,000 and 50,000 negative ions / ml (all of which are average values) obtained in the present invention, and freshness retention was examined. .
Table 1 shows, as an index of freshness, the number of days in which mold has been observed.

Figure 2004330193
(3)負イオンリッチな除菌空気の効能として、本発明で得られた負イオン空気(1万個/ml)を寒天培地に吹きつけることにより菌類の培養を行い、同様に光電子の発生が無い場合を行い、比較した。結果は、吹き付けた寒天培地上にはコロニーは発生しなかったが、光電子の発生が無い場合(太陽光の照射及び、電場の形成が無い場合)にはコロニーが20〜30個/10cm発生した。
また、生活空間Aにおいて、オゾン(O)濃度を測定したところ、本発明の装置によるO 発生(O濃度の増加)は認められなかった。
Figure 2004330193
(3) As an effect of the sterilized air rich in negative ions, fungi are cultured by spraying the negative ion air (10,000 cells / ml) obtained in the present invention onto an agar medium, and the generation of photoelectrons is also reduced. The case without it was performed and compared. As a result, no colonies were generated on the sprayed agar medium, but 20 to 30 colonies / 10 cm 2 were generated when no photoelectrons were generated (when there was no irradiation of sunlight and no electric field was formed). did.
In addition, when the ozone (O 3 ) concentration was measured in the living space A, O 3 generation (increase in the O 3 concentration) by the apparatus of the present invention was not observed.

本発明の生活空間を備えた住居の概略構成図。The schematic block diagram of the dwelling provided with the living space of this invention. 本発明の別の生活空間を備えた住居の概略構成図。The schematic block diagram of the dwelling provided with another living space of this invention. 本発明の他の生活空間を備えた住居の一部の概略構成図。The schematic block diagram of a part of the dwelling provided with other living space of the present invention. 粒子状物質の濃度と負イオン濃度の関係を示すグラフ。5 is a graph showing the relationship between the concentration of particulate matter and the concentration of negative ions. 時刻による粒子状物質濃度と負イオン濃度の変化を示すグラフ。5 is a graph showing changes in particulate matter concentration and negative ion concentration with time.

符号の説明Explanation of reference numerals

1:人、2:住居、3:粒子状物質、4:ガラス板、5:光電子放出性物質、6:太陽、7:光線、8:光電子、9:荷電粒子状物質、10:荷電粒子状物質捕集材、11:清浄空気、12:負イオンリッチな空気、13:電極材、14:網状の光電子放出材、15:住居の一部(部屋)、A:生活空間、B:粒子状物質の捕集・除去部、C:負イオン発生部、D:ブランド   1: person, 2: house, 3: particulate matter, 4: glass plate, 5: photoemissive substance, 6: sun, 7: light ray, 8: photoelectron, 9: charged particulate matter, 10: charged particulate matter Material trapping material, 11: clean air, 12: negative ion-rich air, 13: electrode material, 14: net-like photoelectron emitting material, 15: part of house (room), A: living space, B: particulate Material collection / removal section, C: negative ion generation section, D: brand

Claims (7)

生活空間における太陽光利用の負イオンの発生方法において、太陽光が照射される空間の一部に配備した光電子放出材に、太陽光を照射して光電子を放出させ、該放出する光電子で該生活空間へ負イオンを発生させることを特徴とする生活空間における太陽光利用の負イオンの発生方法。   In a method for generating negative ions utilizing sunlight in a living space, a photoelectron emitting material provided in a part of a space to be irradiated with sunlight is irradiated with sunlight to emit photoelectrons, and the emitted photoelectrons emit the photoelectrons. A method for generating negative ions using sunlight in a living space, wherein negative ions are generated in a space. 前記光電子の放出は、電場下で行うことを特徴とする請求項1記載の生活空間における太陽光利用の負イオン発生方法。   The method according to claim 1, wherein the photoelectrons are emitted in an electric field. 生活空間における太陽光利用の負イオン発生装置において、太陽光が照射される空間の一部に、太陽光の照射により光電子を放出して負イオンを発生させる
光電子放出材を配備することを特徴とする生活空間における太陽光利用の負イオン発生装置。
A negative ion generator using sunlight in a living space is characterized in that a photoelectron emitting material that emits photoelectrons and generates negative ions by irradiating sunlight is provided in a part of the space where sunlight is irradiated. Negative ion generator using sunlight in living space.
前記空間の一部に、光電子の放出を電場下で行うための電極材を設置することを特徴とする請求項3記載の生活空間における太陽光利用の負イオン発生装置。   The negative ion generator according to claim 3, wherein an electrode material for emitting photoelectrons under an electric field is installed in a part of the space. 生活空間における太陽光利用の負イオン発生装置において、太陽光が照射される空間の一部にブラインドを設け、該ブラインドのしゃ光材の太陽光の照射される面に、太陽光の照射により光電子を放出して負イオンを発生させる光電子放出材を配備することを特徴とする生活空間における太陽光利用の負イオン発生装置。   In a negative ion generator utilizing sunlight in a living space, a blind is provided in a part of the space where sunlight is irradiated, and a photoelectron is irradiated on a surface of the blind, which is irradiated with sunlight, by a photoelectron. A negative ion generator using sunlight in a living space, comprising a photoelectron emitting material that emits negative ions to generate negative ions. 前記ブラインドのしゃ光材には、光電子放出材を配備した面の対抗面の一部に電極材を設置することを特徴とする請求項5記載の生活空間における太陽光利用の負イオン発生装置。   The negative ion generator according to claim 5, wherein an electrode material is provided on a part of a surface opposite to a surface on which a photoelectron emitting material is provided, on the light blocking material of the blind. 太陽光をしゃ光するためのブラインドであって、該ブラインドのしゃ光材の太陽光の照射される面に、太陽光の照射により光電子を放出して負イオンを発生させる光電子放出材を配備し、該光電子放出材を配備した面の対抗面の一部に電極材を設けたことを特徴とする太陽光利用の負イオン発生用ブラインド。   A blind for shielding sunlight, and a photoelectron emission material that emits photoelectrons by irradiation of sunlight to generate negative ions is provided on a surface of the blind where the sunlight is irradiated. A negative ion generating blind utilizing sunlight, wherein an electrode material is provided on a part of a surface opposite to a surface on which the photoelectron emitting material is provided.
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