JP3503627B2

JP3503627B2 - イオン測定器

Info

Publication number: JP3503627B2
Application number: JP2001395816A
Authority: JP
Inventors: 良昭相木; 俊一高橋; 若夫坂本
Original assignee: アンデス電気株式会社
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2004-03-08
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP2003194777A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気中に存在する
帯電した気体分子や微粒子であるプラスのイオンとマイ
ナスのイオンを測定するイオン測定器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、食品の鮮度維持、脱臭効果、人体
の酸化防止等の良好な効果が期待できるとして空気中の
イオンが注目されており、家庭やオフィス等において各
種イオン関連製品が用いられてきている。そして、空気
中のマイナスのイオンとプラスのイオンとを測定するた
めの測定器も存在している。このイオン測定器として
は、例えば、プラスのイオンを測定するプラスのイオン
測定器とマイナスのイオンを測定するマイナスのイオン
測定器が別個に存在していたり、１台で交互にマイナス
のイオンとプラスのイオンとを切り換えて測定したりす
ることが行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラス
のイオン測定器とマイナスのイオン測定器を別個に揃え
ることは、大掛かりで費用が嵩むことに加え、微細で繊
細な測定条件を必要とする空気イオン測定において異な
る測定系で測定した値の相関がきちんと取れているかど
うかははなはだ疑問が生じるものであった。また１系統
でマイナスのイオンとプラスのイオンの両方を切り換え
て測定するイオン測定器にあっては、同一の測定である
ことから空間的な相関は取れているものの、刻々と変化
するイオンの値にとって異なる時間での測定という点で
は、時間的な相関が取れるものでなかった。

【０００４】そこで本発明は、プラスのイオンとマイナ
スのイオンの両方を空間的・時間的に相関が取れるべく
精度よく測定することができるイオン測定器の提供を目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のイオン測定器は、空気中のプラスのイオン
を収集する電荷集電板と反発電極板とからなるプラスの
イオン検出部と、空気中のマイナスのイオンを収集する
電荷集電板と反発電極板とからなるマイナスのイオン検
出部を同一測定経路内に設け、前記プラスのイオン用電
荷集電板とマイナスのイオン用電荷集電板の各電荷を測
定しプラスとマイナスのイオン数を演算処理する測定演
算手段により同一測定経路内の空気中のプラスのイオン
の数量とマイナスのイオンの数量を同時に測定するとと
もに、前記プラスのイオン検出部とマイナスのイオン検
出部とは絶縁層を介して積層又は並列状態に配置したこ
とを特徴とするものである。

【０００６】また、測定経路における空気吸引口には、
空気を層流化する整流板を備えることを特徴とするもの
である。

【０００７】また、測定経路における空気吸引口には、
筒状部材を着脱自在に係合して空気を整流することを特
徴とするものである。

【０００８】また、イオン測定器構成部材を、帯電防止
材料からなる合成樹脂材若しくは帯電防止塗料を用いた
合成樹脂材とすることを特徴とするものである。

【０００９】また、プラスのイオン検出部とマイナスの
イオン検出部の電源回路を、他部材の電源回路から独立
させることを特徴とするものである。

【００１０】また、測定経路内に設ける通風部材の回転
数若しくは電荷集電板と反発電極板の電極間電圧を可変
させることで移動度の異なるイオン量を測定することを
特徴とするものである。

【００１１】また、イオン検出の基準電圧を除電直後に
検出される電圧とすることを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のイオン測定器の
ブロック図を示しており、イオン測定器１は、空気中の
プラスのイオンがぶつかることで帯電するプラス用の電
荷集電板２と、このプラス用の電荷集電板２と相対向し
て配置される反発電極板３とからなるプラスのイオン検
出部４と、同じく空気中のマイナスのイオンがぶつかる
ことで帯電するマイナス用の電荷集電板５と、このマイ
ナス用の電荷集電板５と相対向して配置される反発電極
板６とからなるマイナスのイオン検出部７とを、内部に
空気を通じる１つの測定経路である空気導入管８内に、
絶縁層９を間に挟んで配置するとともに、空気吸引口１
０と反対側には空気導入管８内にイオンを含む空気を取
り込むための電動ファンからなる通風部材１１を設けて
いる。１２は、帯電した電荷集電板２，５の電荷を検出
し演算する測定演算手段、１３は帯電している電荷集電
板２，５の電荷を除電すべく接地するリレースイッチか
らなる除電手段である。

【００１３】図２は、イオン測定器１の具体的構造を示
す第１の実施例であり、プラス用の電荷集電板２と反発
電極板３とからなるプラスのイオン検出部４と、マイナ
ス用の電荷集電板５と反発電極板６とからなるマイナス
のイオン検出部７とを、絶縁層９を間に挟んで上下に積
層して配置したものである。そして、通風部材１１を駆
動することで、空気吸引口１０から空気導入管８内にプ
ラスのイオンとマイナスのイオンを含む空気を導入し、
その内プラスのイオン検出部４に導入されたプラスのイ
オンは、プラスに帯電して反発電極板３に近付くと跳ね
返されて電荷集電板２にぶつかり収集され、マイナスの
イオンは反発電極板３に引き寄せられて中和される。

【００１４】また、マイナスのイオン検出部７に導入さ
れたプラスのイオンは、プラスに帯電して反発電極板６
に近付くと跳ね返されて電荷集電板５にぶつかり収集さ
れ、プラスのイオンは反発電極板６に引き寄せられて中
和される。

【００１５】そして、プラスのイオン、マイナスのイオ
ンがぶつかることで帯電した電荷集電板２，５の電荷
は、図１示すごとく、測定演算手段１２においてイオン
電圧検出アンプと高抵抗を介したノイズ検出アンプに入
力され、この測定値から周期的、定在的なノイズ成分
（ハムノイズ等）を差し引くべく差動増幅アンプを経
て、これをアナログ−デジタル変換回路に通すことでデ
ジタル信号に変換するものである。

【００１６】空気イオンは、その電気的な性質により電
界の影響を受けて移動し、その移動速度は電界の強さに
比例し、単位電界（１Ｖ／ｍ）あたりの移動速度のこと
を移動度という。この移動度は、空気イオンの持つ電気
量と質量の比によって決まり、移動度の大きいものを小
イオン、小さいものを大イオンという。生体によい影響
を及ぼすとされている小イオンは、気体分子（酸素分子
など）が帯電したもので、その移動度は一般的に０．４
〜４ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの範囲があるといわれ、また大
イオンは、この小イオンや電子が埃、チリ、微粒子等に
付着したもので、その移動度は０．０００５〜０．０１
ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ程度と小さいといわれている。さら
に、プラスのイオンとマイナスのイオンとでも移動度が
異なるといわれている。

【００１７】本実施例のイオン測定器１は、小イオンを
測定すべく設計されており、その小イオンの移動度に合
わせて、風速（Ｖ〔ｃｍ／ｓｅｃ〕）、電荷集電板と反
発電極板との間隔（Ｔ〔ｃｍ〕）、電荷集電板２，５の
長さ（Ｌ〔ｃｍ〕）、電荷集電板と反発電極板間の電位
（Ｅ〔Ｖ〕）を以下の式により設定し、特に通風部材の
回転数（入力電圧）若しくは電極間電位を適宜に変化さ
せることにより、移動度の異なるイオン測定を行えるよ
うにするものである。また本実施例の場合にあっては、
プラスのイオン検出部とマイナスのイオン検出部の２つ
を独立させて備えることから、ターゲットとする移動度
に合わせてプラス用とマイナス用とでセッティングを適
宜変えることもできる。

【式１】

【００１８】図３は、上述した第１の実施例のイオン測
定器１におけるプラスのイオン検出部４とマイナスのイ
オン検出部７の配置を変えた第２の実施例を表し、プラ
スのイオン検出部４とマイナスのイオン検出部７を、絶
縁層９を間に挟んで横方向に並列状態に配置したもので
ある。第１の実施例と比較して表面積は大きくなるもの
の、厚さを薄くすることができるものである。その他の
構成は第１の実施例と同様である。

【００１９】図４は、イオン測定器１におけるプラスの
イオン検出部とマイナスのイオン検出部の電源回路を、
それ以外の送風部材や表示部材等の他部材の電源回路と
アースも含めて独立させる構成を示している。すなわ
ち、イオン測定器１に供給されるＡＣアダプター等の外
部電源をそのまま装置全体で共用するのではなく、イオ
ン検出部用のレギュレータ電源と、その他用レギュレー
タ電源とで、アースも含めて完全に電源を分離するもの
である。検出部用電源は、反発電極板と測定演算手段に
のみ使用し、その他用電源は通風部材、表示装置、ＣＰ
Ｕ、制御回路等の駆動用に用いるものである。このよう
に電源を分離することで、微小な電圧変化を検出するイ
オン検出部において、通風部材の駆動による電圧変動や
ノイズ等の影響を受けることなく、安定した電源下で正
確なイオン検出が行えるものである。

【００２０】図５は、イオン測定器１における空気吸引
口１０の内側に一定間隔を置いて複数枚の板体が並列し
てなる空気整流板１４を配設した状態を示している。こ
れは、イオン測定のバラツキを低減させ安定したイオン
測定を行うためには、空気導入管８内を空気が乱れるこ
となく流れることが必要であり、そのためには本実施例
にあっては一定間隔からなる複数枚の板体により空気を
層流化する整流板１４を設けるものである。この整流板
を用いる以外に空気の流れを安定化させる方法として
は、空気吸引口からイオン検出部までの空隙を長くする
ことが従来から行われているが、整流効果はあるものの
空気導入管が長くなって装置が大型化するという問題が
あった。本実施例の整流板１４は、空気導入管を短くす
ることで装置を小型化することができるものである。ま
た、図６に示すごとく、空気吸引口１０に着脱自在な筒
状部材１５を備えることで、空気吸引口１０と各イオン
検出部４，７との距離を長くとり、イオン測定器の携帯
性を損なうことなくさらに空気整流効果を高めることと
してもよいものである。

【００２１】また、このようなイオン測定器にあって
は、装置が帯電すると測定する空気イオンが中和若しく
は反発して正確な測定値が得られない虞があることか
ら、本実施例のイオン測定器１にあっては、特に図示し
ないが、その構成部材を、帯電防止材料からなる合成樹
脂材としたり、若しくは帯電防止塗料を用いた合成樹脂
材を使用したりすることとする。また本来帯電防止のた
めには、装置の構成部材を導電性の金属から構成するこ
とがよいのであるが、デザイン面やコスト面からは合成
樹脂材を使用することが求められるものである。

【００２２】図７は、イオン測定器１の測定演算手段１
２におけるイオン検出の際の電圧変化を示すものであ
る。すなわち、空気イオンを検出しない状態での測定系
としての電圧変化は除電後に（イ）の値となり、空気イ
オンを検出すると（ロ）のように電圧が変化するもので
ある。そこで、通常は（ロ）の電圧値から（イ）の電圧
値（一定値とする）を差し引くことで空気イオン量を換
算していた。しかしながら、除電後の（ハ）の電圧値が
必ずしも一定でないことが確認された。これは、装置内
部の温度、電源の状態、ノイズ等に起因すると思われ、
（ハ）の電圧値を一定にすることは多大な困難を有して
いる。そこで、（ハ）の電圧値を一定と仮定するのでは
なく、測定の基準電圧を除電終了時（Ｔ０）とし、測定
時間経過後（Ｔ１）の検出電圧から差し引くもので、検
出電圧（ニ）＝測定時間経過後（Ｔ１）電圧−除電終了
後（Ｔ０）電圧とするように測定演算手段１２のプログ
ラムを設定するものである。

【００２３】なお、図１に示すごとく、実施例にあって
は、１つの測定演算手段１２でプラスのイオン検出部４
とマイナスのイオン検出部７の検出電圧を切り換えて演
算処理しているが、これに限らずプラス用の演算処理手
段とマイナス用の演算処理手段をそれぞれ設ける構成と
してもよいものである。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明のイオン測定
器によれば、マイナスのイオンとプラスのイオンの双方
を、同一の測定経路内でかつ同時に測定することでデー
タの相関の取れた確実で信頼性のあるイオン測定値を得
ることができるとともに、装置を小型化することも可能
となり、イオン測定がきわめて容易に行えるものであ
る。

【００２５】また、測定経路における空気吸引口には、
空気を層流化する整流板を備えることで、従来のごとく
空気吸引口からイオン検出部までの間隙を長く設けるこ
となく、測定経路を短くし装置を小型化しつつも導入す
る空気を整流化して安定したイオン測定を行うことがで
きる。

【００２６】また、測定経路における空気吸引口には、
筒状部材を着脱自在に係合して空気を整流することで、
イオン測定器の携帯性を損なうことなくより一層空気を
整流化して安定したイオン測定を行うことができる。

【００２７】また、イオン測定器構成部材を、帯電防止
材料からなる合成樹脂材若しくは帯電防止塗料を用いた
合成樹脂材とすることで、装置が帯電して測定値が不正
確になることなく、安定して正確なイオン測定を行うこ
とができる。

【００２８】また、プラスのイオン検出部とマイナスの
イオン検出部の電源回路を、他部材の電源回路から独立
させることで、微小な電圧変化を検出するイオン検出部
において、通風部材の駆動による電圧変動等の影響を受
けることなく、安定した電源下で正確なイオン検出が行
えるものである。

【００２９】また、測定経路内に設ける通風部材の回転
数若しくは電荷集電板と反発電極板の電極間電圧を可変
させることで移動度の異なるイオン量を測定すること
で、ターゲットとする移動度を容易に変化させてその空
気イオン量を容易に測定することができる。

【００３０】また、イオン検出の基準電圧を除電直後に
検出される電圧とすることで、装置内部の温度、電源の
状態、ノイズ等に起因すると思われる測定値の減少させ
てより正確なイオン測定値を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のイオン測定器のブロック図である。

【図２】本発明のイオン測定器の第１の実施例を示す説
明図である。

【図３】本発明のイオン測定器の第２の実施例を示す説
明図である。

【図４】本発明のイオン測定器における電源供給を示す
説明図である。

【図５】本発明のイオン測定器における整流板を示す説
明図である。

【図６】本発明のイオン測定器における筒状部材を示す
説明図である。

【図７】本発明のイオン測定器の測定演算手段における
イオン検出の際の電圧変化を示す説明図である。

【符号の説明】

１イオン測定器２電荷集電板３反発電極板４プラスのイオン検出部５電荷集電板６反発電極板７マイナスのイオン検出部８空気導入管９絶縁層１０空気吸引口１１通風部材１２測定演算手段１３除電手段１４整流板１５筒状部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開2001−13109（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−162043（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 29/24 G01N 27/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】空気中のプラスのイオンを収集する電荷
集電板と反発電極板とからなるプラスのイオン検出部
と、空気中のマイナスのイオンを収集する電荷集電板と
反発電極板とからなるマイナスのイオン検出部を同一測
定経路内に設け、前記プラスのイオン用電荷集電板とマ
イナスのイオン用電荷集電板の各電荷を測定しプラスと
マイナスのイオン数を演算処理する測定演算手段により
同一測定経路内の空気中のプラスのイオンの数量とマイ
ナスのイオンの数量を同時に測定するとともに、前記プ
ラスのイオン検出部とマイナスのイオン検出部とは絶縁
層を介して積層又は並列状態に配置したことを特徴とす
るイオン測定器。
【請求項２】測定経路における空気吸引口には、空気
を層流化する整流板を備えることを特徴とする請求項１
記載のイオン測定器。
【請求項３】測定経路における空気吸引口には、筒状
部材を着脱自在に係合して空気を整流することを特徴と
する請求項１記載のイオン測定器。
【請求項４】イオン測定器構成部材を、帯電防止材料
からなる合成樹脂材若しくは帯電防止塗料を用いた合成
樹脂材とすることを特徴とする請求項１記載のイオン測
定器。
【請求項５】プラスのイオン検出部とマイナスのイオ
ン検出部の電源回路を、他部材の電源回路から独立させ
ることを特徴とする請求項１記載のイオン測定器。
【請求項６】測定経路内に設ける通風部材の回転数若
しくは電荷集電板と反発電極板の電極間電圧を可変させ
ることで移動度の異なるイオン量を測定することを特徴
とする請求項１記載のイオン測定器。
【請求項７】イオン検出の基準電圧を除電直後に検出
される電圧とすることを特徴とする請求項１記載のイオ
ン測定器。