WO2011102061A1 - イオンインジケータ、電気機器 - Google Patents

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WO2011102061A1
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electrode
capacitor
ion indicator
liquid crystal
ion
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Inventor
浩 浜田
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/24Arrangements for measuring quantities of charge

Definitions

  • the present invention relates to an ion indicator that measures the amount of ions and displays the measurement result.
  • Patent Document 1 minus ions (plus ions) are collected by a collector electrode applied to a positive polarity (negative polarity), and a current change of the collector electrode is converted into digital data and processed by a microcomputer.
  • a positive / negative ion amount measuring device that displays the amount of ions (plus ion amount) is disclosed.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2001-13109 (published on January 19, 2001)
  • the conventional ion content measuring apparatus is a precision machine and is expensive.
  • An object of the present invention is to realize a low-cost ion indicator.
  • the ion indicator includes a first capacitor including a display layer whose optical characteristics change according to a potential difference between the electrodes, a charging circuit that charges the first capacitor, and a first collector electrode that collects ions, The first collector electrode is connected to or connectable to one electrode of the first capacitor.
  • the first capacitor is charged to a predetermined voltage by a charging circuit, and the first collector electrode is made to collect ions while the first collector electrode is connected to one electrode of the first capacitor.
  • the first capacitor is discharged according to the amount of collected ions, and the optical characteristics of the display layer change accordingly, so that the amount of ions is indicated.
  • an ion indicator that is simpler and lower in cost than the conventional one can be realized.
  • Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 17 as follows.
  • This ion indicator displays the amount of ions released into the atmosphere from an ion generator mounted on an ion generator alone or on an electrical device (air conditioner, refrigerator, vacuum cleaner, dryer, liquid crystal device manufacturing device, etc.) To do.
  • the target ions are, for example, H + (H 2 O) m and O 2 ⁇ (H 2 O) n (m is a natural number, n is 0 or a natural number), but are not limited thereto. Absent.
  • the present ion indicator 10 includes a charging circuit CHC, five switches SWA to SWE, five switches swa to swe, five antennas (collector electrodes) CEa to CEe, and five liquid crystal cells. (Liquid crystal capacitors) LCa to LCe.
  • the liquid crystal cell LCa (first capacitor) includes a segment electrode SGa and a common electrode ECOM (transparent) connected to the antenna CEa (first collector electrode) via the switch swa (first switch), and between these electrodes.
  • the liquid crystal cell LCb is composed of a segment electrode SGb and a common electrode ECOM connected to the antenna CEb via the switch swb, and a liquid crystal layer disposed between these electrodes.
  • the liquid crystal cell LCc is composed of a segment electrode SGc and a common electrode ECOM connected to the antenna CEc via the switch swc, and a liquid crystal layer disposed between these electrodes.
  • the liquid crystal cell LCd (second capacitor) includes the switch swd.
  • the segment electrode SGd and the common electrode connected to the antenna CEd (second collector electrode) via The liquid crystal cell LCe is composed of the ECOM and the liquid crystal layer (display layer) disposed between these electrodes, and the liquid crystal cell LCe is disposed between the segment electrode SGe and the common electrode ECOM connected to the antenna CEe via the switch swe and the both electrodes. It consists of a liquid crystal layer.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of each of the liquid crystal cells LCa to LCe.
  • a liquid crystal layer 33 is disposed between the LCe) and the glass substrate 32 on which the segment electrodes SGa to SGe are formed.
  • FIG. 3 shows the VT characteristic of the liquid crystal layer 33.
  • the liquid crystal layer 33 transmits light if the applied voltage is Vth (black-white inversion threshold voltage) or higher (white display), and blocks light if it is lower than Vth (black display). ).
  • the charging circuit CHC has a configuration in which five resistors R0 to R4 are connected in series between the negative electrode of the power supply EV and the positive electrode of the power supply EV, and both ends of the resistor R0 are connected to nodes nx ⁇ na, Both ends of the resistor R1 are nodes na and nb, both ends of the resistor R2 are nodes nb and nc, both ends of the resistor R3 are nodes nc and nd, and both ends of the resistor R4 are nodes nd and ne.
  • the node na is connected to the segment electrode SGa of the liquid crystal cell LCa via the switch SWA, the node nb is connected to the segment electrode SGb of the liquid crystal cell LCb via the switch SWB, and the node nc is connected via the switch SWC.
  • the node nd is connected to the segment electrode SGd of the liquid crystal cell LCd via the switch SWD, and the node ne is connected to the segment electrode SGe of the liquid crystal cell LCe via the switch SWE.
  • the negative electrode (node nx) of the power supply EV and the common electrode ECOM are grounded.
  • FIG. 4 is a timing chart showing the operation of this ion indicator.
  • the switches SWA to SWE are turned on and the switches swa to swe are turned on.
  • the segment electrode SGb of the antenna CEb and the liquid crystal cell LCb is charged to the potential VB (> VA).
  • FIG. 4 shows a case where the amount of ions is relatively small. Therefore, at the end of the measurement period MT, Ve> Vd> Vc> Vth (black and white inversion threshold voltage)> Vb> Va in FIG. Black display and the liquid crystal cells LCc to LCe display white (see FIG. 4).
  • the switches SWA to SWE are turned off and the switches swa to swe are turned off.
  • the black display is maintained in the liquid crystal cells LCa and LCb
  • the white display is maintained in the liquid crystal cells LCc to LCe (see FIG. 4)
  • the user can indicate the amount of ions being emitted (2 out of 5). It can be recognized that the amount corresponds to (black) (relatively small).
  • each electrode Since each electrode is disconnected from the external circuit during the indicator period, the held charge amount and voltage are maintained unless self-discharge occurs through the liquid crystal material or the liquid crystal display component. If a material purified to have a specific resistance of 10 12 ohm ⁇ cm or more is used as the liquid crystal material used for the liquid crystal display element, the display state can be maintained for 1 minute or more.
  • FIG. 6 shows a case where the amount of ions is relatively large.
  • the liquid crystal cells LCa to LCd display black and only the liquid crystal cell LCe display white.
  • the amount of ions being released is the amount (relatively large) corresponding to these indications (4 out of 5 black), and the effect of decomposing / removing viruses and the like is also great.
  • the greater the amount of ions per unit volume in the atmosphere the greater the effect of decomposing and removing viruses and the like).
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the correspondence between the amount of ions and the display.
  • all five (liquid crystal cells LCc to LCe) display white, and after measurement, only one of the five (liquid crystal cell LCa) remains black in display when the amount of ions is minimal (liquid crystal cell LCa).
  • Cells LCb to LCe display white, and when the amount of ions is small, two of the five (liquid crystal cells LCa and LCb) remain black and three (liquid crystal cells LCc to LCe) display white and the amount of ions In the case of three, three of the five (liquid crystal cells LCa to LCc) remain in black display, two (liquid crystal cells LCd and LCe) display white, and in the case of a large amount of ions, four of the five (liquid crystal cells One cell (liquid crystal cell LCe) in which the cells LCa to LCd) remain black is displayed in white, and when five ions are maximum, all five (liquid crystal cells LCa to LCe) display black.
  • the negative electrode of the power supply EV and the common electrode ECOM are grounded, but the present invention is not limited to this.
  • an antenna CEf third collector electrode
  • the antenna CEf is connected to the common electrode ECOM via the switch swf
  • the common electrode ECOM is provided with the newly provided switch SWF. It is also possible to connect to the negative electrode of the power supply EV via
  • the switches SWA to SWF are turned on and the switches swa to swf are turned on.
  • the switches SWA to SWF are turned off and the switches swa to swf are turned on.
  • the indicator period IT the switches SWA to SWF are turned off and the switches swa to swf are turned off.
  • the negative ions emitted from the ion generator are collected by the antennas CEa to CEe, and the positive ions are collected by the antenna CEf, and each segment electrode (SGa to SGe). Potential Va to Ve decreases, while the potential Vf of the common electrode ECOM increases.
  • FIG. 9 shows a case where the amount of ions is relatively small, Ve> Vd> Vc> Vf + VTH (black-white inversion threshold voltage)> Vb> Va at the end of the measurement period MT, and the liquid crystal cells LCa and LCb are black.
  • the display and liquid crystal cells LCc to LCe display white.
  • the liquid crystal cells (LCa to LCe) are charged to different voltages (see FIG. 4), but the present invention is not limited to this.
  • the capacitance value of the liquid crystal cell LCa ⁇ the capacitance value of the liquid crystal cell LCb ⁇ the capacitance value of the liquid crystal cell LCc ⁇ the capacitance value of the liquid crystal cell LCd ⁇ the capacitance value of the liquid crystal cell LCe, and the liquid crystal cells (LCa to LCe) are set to the same voltage. You may charge.
  • the thicknesses of the insulating layers of the liquid crystal cells LCa to LCe are sequentially increased so that the gap Da of the liquid crystal cell LCa> the gap Db of the liquid crystal cell LCb> the gap of the liquid crystal cell LCc.
  • the segment electrode SGa of the liquid crystal cell LCa is connected to the positive electrode of the power supply EV via the switch SWA, and is connected to the antenna CEa via the switch swa, and the segment electrode SGb of the liquid crystal cell LCb is connected via the switch SWB.
  • the positive electrode of the power supply EV is connected to the antenna CEb via the switch swb, and the segment electrode SGc of the liquid crystal cell LCc is connected to the positive electrode of the power supply EV via the switch SWC and the antenna CEc via the switch swc.
  • the segment electrode SGd of the liquid crystal cell LCd is connected to the positive electrode of the power supply EV via the switch SWD, and is connected to the antenna CEd via the switch swd, and the segment electrode SGe of the liquid crystal cell LCe is connected to the switch SWE. Connected to the positive electrode of the power supply EV via , Connected to an antenna CEe via the switch swe. Note that the negative electrode of the power supply EV and the common electrode ECOM are grounded.
  • the switches SWA to SWE are turned off and the switches swa to swe are turned on.
  • the potentials Va to Ve of the segment electrodes (SGa to SGe) are lowered according to the capacitance value of the liquid crystal cell.
  • FIG. 13 shows a case where the amount of ions is relatively small.
  • the switches SWA to SWE are turned off and the switches swa to swe are turned off.
  • black display is maintained in the liquid crystal cells LCa and LCb and white display is maintained in the liquid crystal cells LCc to LCe (see FIG. 13), and the user can display the amount of ions being emitted (2 out of 5). It can be recognized that the amount corresponds to (black) (relatively small).
  • a switch (swa to swe) is provided between the antenna (CEa to CEe) and the segment electrode (SGa to SGe), but the present invention is not limited to this. If ions are not applied to the antennas (CEa to CEe) during the indicator period (the ions are applied to the antennas only during the reset period and the measurement period), the antennas (CEa to CEe) and the segment electrodes ( It is also possible to directly connect SGa to SGe).
  • the ion indicator can be realized by only one liquid crystal cell.
  • the liquid crystal cell LC is charged in the reset period (switch SW / sw is ON) to display the liquid crystal cell LC in white, and then collected in the antenna CE during the measurement period (switch SW is OFF and switch sw is ON).
  • the liquid crystal cell LC is discharged by the generated ions. If the collected ion amount is less than the predetermined value, the liquid crystal cell LC remains white, and if the ion amount is equal to or greater than the predetermined value, the liquid crystal cell LC becomes black and the ion amount can be indicated.
  • the charge value of the liquid crystal cell LC can be made variable according to the mode of the device on which the ion indicator is mounted.
  • the segment electrode and the common electrode ECOM constituting each liquid crystal cell are arranged on different planes so as to face each other, but the present invention is not limited to this.
  • the segment electrodes (SGa to SGe) and the common electrode ECOM may be arranged on the same plane.
  • the segment electrodes SGa to SGe can be arranged so as to be fitted into the comb-shaped common electrode ECOM.
  • liquid crystal cells various modes are put into practical use depending on the type of liquid crystal material to be used, the alignment state (alignment state of liquid crystal molecules), and the combination of polarizing plates and retardation plates used together.
  • the transmission type there are a reflection type and a semi-transmission type using both.
  • the liquid crystal cell of the present ion indicator may have any of these modes (characteristics) and forms.
  • this ion indicator displays the amount of ions by a liquid crystal cell, it is not limited to this.
  • the display may be performed by changing the optical characteristics according to the potential difference between the electrodes.
  • the amount of ions can be displayed by electronic paper.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those obtained by appropriately modifying the above-described embodiments based on common general technical knowledge and combinations thereof are also included in the embodiments of the present invention.
  • the ion indicator includes a first capacitor including a display layer whose optical characteristics change according to a potential difference between the electrodes, a charging circuit that charges the first capacitor, and a first collector electrode that collects ions, The first collector electrode is connected to or connectable to one electrode of the first capacitor.
  • the first capacitor is charged to a predetermined voltage by a charging circuit, and the first collector electrode is made to collect ions while the first collector electrode is connected to one electrode of the first capacitor.
  • the first capacitor is discharged according to the amount of collected ions, and the optical characteristics of the display layer change accordingly, so that the amount of ions is indicated.
  • the one electrode and the first collector electrode of the first capacitor are connected to the charging circuit during the reset period, and the one electrode and the first collector electrode of the first capacitor are connected during the measurement period following the reset period. Are connected to each other and are electrically disconnected from the charging circuit, and ions are collected at the first collector electrode.
  • one electrode of the first capacitor and the first collector electrode are It can be set as the structure isolate
  • the ion indicator may be configured such that the first collector electrode is connected to one electrode of the first capacitor via a first switch and is connected to a charging circuit via a charge switch. .
  • the ion indicator includes a third collector electrode that collects ions having a polarity opposite to that collected by the first collector electrode, and the third collector electrode can be connected to or connected to the other electrode of the first capacitor. It can also be set as the structure.
  • the ion indicator may be configured such that the ion is H + (H 2 O) m or O 2 ⁇ (H 2 O) n (m is a natural number, n is 0 or a natural number).
  • the present ion indicator may be configured such that the electrodes of the first capacitor are arranged to face each other.
  • the present ion indicator may be configured such that the electrodes of the first capacitance are arranged on the same plane.
  • the present ion indicator may be configured such that each electrode of the first capacity is a comb shape.
  • the ion indicator includes a second capacitor including a display layer whose optical characteristics change according to a potential difference between the electrodes, and a second collector electrode that collects ions, and the second collector electrode has the second capacitor. It is possible to connect to or connect to one electrode and connect the other electrode of the first capacitor and the other electrode of the second capacitor.
  • the present ion indicator may be configured such that the display layers of the first and second capacitors are liquid crystal layers.
  • the present ion indicator may be configured such that the charging circuit charges the first and second capacitors to different voltages.
  • the present ion indicator may be configured such that the display layers of the first and second capacitors have different thicknesses.
  • the ion indicator is configured such that each of the display layers of the first and second capacitors transmits light if the voltage applied to the first capacitor is equal to or higher than a threshold, and blocks light if the voltage is lower than the threshold. You can also.
  • the display layer is a liquid crystal
  • the voltage depends on the orientation of the liquid crystal layer (how the liquid crystal molecules are aligned) and the arrangement direction of the polarization axes of the polarizing plates arranged in association with the first and second capacitors.
  • a configuration in which light is blocked if it is equal to or greater than the threshold value and light is transmitted if it is less than the threshold value may be employed.
  • the display layer of the first capacity is black and the display layer of the second capacity is white, and when the amount of ions is relatively large, the first and second capacitors
  • Each display layer may be configured to be black.
  • white and black can be displayed in reverse depending on the orientation of the liquid crystal layer and the arrangement direction of the polarization axis of the polarizing plate.
  • the present ion indicator may be provided with a ventilation or intake mechanism for promoting ion collection by each collector electrode.
  • Electrical equipment air conditioning equipment, refrigeration equipment, cleaning equipment, drying equipment, liquid crystal device manufacturing apparatus, etc.
  • Electrical equipment air conditioning equipment, refrigeration equipment, cleaning equipment, drying equipment, liquid crystal device manufacturing apparatus, etc.
  • ion indicator and ion generator.
  • the ion indicator of the present invention is suitable for an electric device (for example, an air conditioner, a refrigerator, a vacuum cleaner, a dryer, etc.) equipped with an ion generator.
  • an electric device for example, an air conditioner, a refrigerator, a vacuum cleaner, a dryer, etc.
  • Ion indicator 31/32 Transparent substrate 33 Liquid crystal layer (display layer) LCa to LCe Liquid crystal cell (capacity) CEa to CEf Antenna (collector electrode) SGa to SGe Segment electrode ECOM Common electrode CHC Charging circuit RT Reset period MT Measurement period IT indicator period

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Abstract

 本イオンインジケータは、液晶層を含む第1容量(LCa)と、液晶層を含む第2容量(LCd)と、イオンを収集する、第1および第2コレクタ電極(CEa・CEd)と、第1および第2容量(LCa・LCd)を充電する充電回路(CHC)とを備え、第1コレクタ電極(CEa)は、第1容量(LCa)のセグメント電極(SGa)に接続可能とされ、第2コレクタ電極(CEd)は、第2容量(LCd)のセグメント電極(SGd)に接続可能とされる。こうすれば、低コストのイオンインジケータを実現することができる。

Description

イオンインジケータ、電気機器
 本発明は、イオン量を測定して測定結果を表示するイオンインジケータに関するものである。
 空気中に放出されたイオン(例えば、H(HO)およびO (HO))の働きによって、ウィルス、カビ、細菌、アレルゲン、悪臭の原因物質等を分解・除去する技術が開発され、この技術を用いた各種機器(空調機、冷蔵庫、掃除機、乾燥機等)の市場が拡大している。
 このような状況を背景に、放出されたイオン量を表示するイオンインジケータが求められている。目に見えないイオン量を目に見えるように表示することでユーザにウィルス等の除去効果を訴求することができるからである。ここで、特許文献1には、正極性(負極性)に印加された集電極にマイナスイオン(プラスイオン)を収集させ、集電極の電流変化をデジタルデータ化してマイクロコンピュータで処理することによってマイナスイオン量(プラスイオン量)を表示する正負イオン量測定装置が開示されている。
日本国公開特許公報「特開2001-13109号公報(2001年1月19日公開)」
 しかしながら、上記従来のイオン量測定装置は精密機械でありコストが高くつくという問題がある。
 本発明の目的は、低コストのイオンインジケータを実現することにある。
 本イオンインジケータは、電極間の電位差に応じて光学特性が変化する表示層を含む第1容量と、該第1容量を充電する充電回路と、イオンを収集する第1コレクタ電極とを備え、該第1コレクタ電極は、上記第1容量の一方の電極に接続あるいは接続可能とされている。
 本イオンインジケータにおいては、まず充電回路によって第1容量を所定電圧に充電し、第1コレクタ電極を第1容量の一方の電極に接続した状態で、第1コレクタ電極にイオンを収集させる。こうすれば、第1容量は収集されたイオン量に応じて放電され、これに伴って表示層の光学特性が変化するため、上記イオン量がインジケートされる。このように、本発明によれば、従来のものに比較して簡易で低コストのイオンインジケータを実現することができる。
 以上のように、本発明によれば、従来のものに比較して簡易で低コストのイオンインジケータを実現することができる。
本発明のイオンインジケータの構成を示す回路図である。 図1のイオンインジケータの作用を示す模式図である。 本イオンインジケータの液晶セルのV-T特性を示すグラフである。 図1に示すイオンインジケータの液晶セルの断面図である。 図1のイオンインジケータのイオン量(極小→極大)の表示例である。 図1のイオンインジケータのイオン量測定動作(イオン量小のとき)を説明するタイミングチャートである。 図1のイオンインジケータのイオン量測定動作(イオン量大のとき)を説明するタイミングチャートである。 本発明のイオンインジケータの別構成を示す回路図である。 図8のイオンインジケータの作用を示す模式図である。 図8のイオンインジケータのイオン量測定動作(イオン量小のとき)を説明するタイミングチャートである。 本イオンインジケータのさらなる別構成を示す回路図である。 図11に示すイオンインジケータの液晶セルの断面図である。 図11のイオンインジケータのイオン量測定動作(イオン量小のとき)を説明するタイミングチャートである。 本イオンインジケータの液晶セルの別形態を示す断面図である。 図14に示す液晶セルの電極形状を示す平面図である。 本発明のイオンインジケータのさらなる別構成を示す回路図である。 本発明のイオンインジケータのさらなる別構成を示す回路図である。
 本発明の実施の形態を、図1~17を用いて説明すれば、以下のとおりである。
 本イオンインジケータは、イオン発生器単体、あるいは電気機器(空調機、冷蔵庫、掃除機、乾燥機、液晶デバイス製造装置等)に搭載されたイオン発生器から大気中に放出されたイオンの量を表示するものである。なお、対象となるイオンは、例えば、H(HO)やO (HO)(mは自然数、nは0または自然数)であるが、これらに限定されるものではない。
 図1に示すように、本イオンインジケータ10は、充電回路CHCと、5つのスイッチSWA~SWEと、5つのスイッチswa~sweと、5つのアンテナ(コレクタ電極)CEa~CEeと、5つの液晶セル(液晶容量)LCa~LCeとを備える。
 ここで、液晶セルLCa(第1容量)は、スイッチswa(第1スイッチ)を介してアンテナCEa(第1コレクタ電極)に接続するセグメント電極SGaおよび共通電極ECOM(透明)並びにこれら両電極間に配される液晶層(表示層)で構成され、液晶セルLCbは、スイッチswbを介してアンテナCEbに接続するセグメント電極SGbおよび共通電極ECOM並びにこれら両電極間に配される液晶層で構成され、液晶セルLCcは、スイッチswcを介してアンテナCEcに接続するセグメント電極SGcおよび共通電極ECOM並びにこれら両電極間に配される液晶層で構成され、液晶セルLCd(第2容量)は、スイッチswdを介してアンテナCEd(第2コレクタ電極)に接続するセグメント電極SGdおよび共通電極ECOM並びにこれら両電極間に配される液晶層(表示層)で構成され、液晶セルLCeは、スイッチsweを介してアンテナCEeに接続するセグメント電極SGeおよび共通電極ECOM並びにこれら両電極間に配される液晶層で構成される。
 図2は、各液晶セルLCa~LCeの断面図である。同図に示されるように、必要に応じて設けられる絶縁膜23を介して共通電極ECOMが形成されたガラス基板31と、必要に応じて設けられる絶縁膜24を介して各液晶セル(LCa~LCe)のセグメント電極SGa~SGeが形成されたガラス基板32との間に液晶層33が配されている。図3は、この液晶層33のV-T特性である。同図に示されるように、液晶層33は、印加される電圧がVth(黒白反転閾値電圧)以上であれば光を透過し(白表示)、Vth未満であれば光を遮断する(黒表示)。
 図1にもどって、充電回路CHCは、電源EVの負極と電源EVの正極との間に5つの抵抗R0~R4が直列に接続された構成であり、抵抗R0の両端がノードnx・na、抵抗R1の両端がノードna・nb、抵抗R2の両端がノードnb・nc、抵抗R3の両端がノードnc・nd、抵抗R4の両端がノードnd・neとなっている。そして、ノードnaが、スイッチSWAを介して液晶セルLCaのセグメント電極SGaに接続され、ノードnbが、スイッチSWBを介して液晶セルLCbのセグメント電極SGbに接続され、ノードncが、スイッチSWCを介して液晶セルLCcのセグメント電極SGcに接続され、ノードndが、スイッチSWDを介して液晶セルLCdのセグメント電極SGdに接続され、ノードneが、スイッチSWEを介して液晶セルLCeのセグメント電極SGeに接続されている。なお、電源EVの負極(ノードnx)および共通電極ECOMは接地されている。
 図4は本イオンインジケータの動作を示すタイミングチャートである。
 本イオンインジケータでは、まずリセット期間RTにおいて、スイッチSWA~SWE(図1参照)をON、かつスイッチswa~sweをONとする。これにより、アンテナCEaおよび液晶セルLCaのセグメント電極SGaが電位VAに充電され(セグメント電極SGaの電位Va=VA)、アンテナCEbおよび液晶セルLCbのセグメント電極SGbが電位VB(>VA)に充電され(セグメント電極SGbの電位Vb=VB)、アンテナCEcおよび液晶セルLCcのセグメント電極SGcが電位VC(>VB>VA)に充電され(セグメント電極SGcの電位Vc=VC)、アンテナCEdおよび液晶セルLCdのセグメント電極SGdが電位VD(>VC>VB>VA)に充電され(セグメント電極SGdの電位Vd=VD)、アンテナCEeおよび液晶セルLCeのセグメント電極SGeが電位VE(>VD>VC>VB>VA)に充電される(セグメント電極SGeの電位Ve=VE)。
 ここでは、抵抗R0~R4の値および電源EVの値が、VE>VD>VC>VB>VA>図3のVth(黒白反転閾値電圧)となるように設定されているため、液晶セルLCa~LCeは全て白表示となる(図4参照)。
 そして、リセット期間RTに続く測定期間MTでは、スイッチSWA~SWE(図1参照)をOFF、かつスイッチswa~sweをONとする。これにより、イオン発生器から放出されたマイナスイオンが、図5に示すように各アンテナ(CEa~CEe)に収集され、各セグメント電極(SGa~SGe)の電位Va~Veは低下する(図4参照)。図4は、イオン量が相対的に小さい場合であるため、測定期間MT終了時に、Ve>Vd>Vc>図3のVth(黒白反転閾値電圧)>Vb>Vaとなり、液晶セルLCa・LCbは黒表示、液晶セルLCc~LCeは白表示となる(図4参照)。
 そして、測定期間MTに続くインジケート期間ITでは、スイッチSWA~SWE(図1参照)をOFF、かつスイッチswa~sweをOFFとする。これにより、液晶セルLCa・LCbには黒表示、液晶セルLCc~LCeには白表示が維持され(図4参照)、ユーザは、放出中のイオンの量が、これら表示(5本中2本黒)に対応した量(相対的に小)であることを認識することができる。
 インジケート期間中は、各電極が外部回路と切り離されているので、液晶材料あるいは液晶表示部の構成要素を通じて自己放電しない限り、保持されている電荷量、電圧は維持される。液晶表示素子に使用される液晶材料として、1012オーム・cm以上の比抵抗に精製された材料を用いれば、1分以上表示状態を維持することができる。
 図6は、イオン量が相対的に大きい場合を示している。この場合、測定期間MT終了時に、Ve>図3のVth>Vc>Vd>Vb>Vaとなり、インジケート期間ITでは、液晶セルLCa~LCdが黒表示、液晶セルLCeのみが白表示となる。これにより、ユーザは、放出中のイオンの量が、これら表示(5本中4本黒)に対応した量(相対的に大)であり、ウィルス等の分解・除去効果も大となっていることを認識することができる(一般的に、大気中における単位体積あたりのイオン量が大きい程、ウィルス等の分解・除去効果は大きくなる)。
 図7はイオン量と表示の対応を示す模式図である。リセット状態では5本(液晶セルLCc~LCe)すべてが白表示となり、測定後は、イオン量が極小の場合に、5本中1本(液晶セルLCa)のみが黒表示で残る4本(液晶セルLCb~LCe)は白表示、イオン量が小の場合に、5本中2本(液晶セルLCa・LCb)が黒表示で残る3本(液晶セルLCc~LCe)は白表示、イオン量が中の場合に、5本中3本(液晶セルLCa~LCc)が黒表示で残る2本(液晶セルLCd・LCe)は白表示、イオン量が大の場合に、5本中4本(液晶セルLCa~LCd)が黒表示で残る1本(液晶セルLCe)は白表示、イオン量が極大の場合に、5本中5本(液晶セルLCa~LCe)すべてが黒表示となる。
 図1のイオンインジケータでは電源EVの負極および共通電極ECOMは接地されているがこれに限定されない。例えば図8に示すように、アンテナCEf(第3コレクタ電極)を新たに設け、該アンテナCEfを、スイッチswfを介して共通電極ECOMに接続し、共通電極ECOMを、新たに設けたスイッチSWFを介して電源EVの負極に接続する構成とすることも可能である。
 この構成では、図9に示すように、リセット期間RTにおいて、スイッチSWA~SWFをON、かつスイッチswa~swfをONとし、測定期間MTでは、スイッチSWA~SWFをOFF、かつスイッチswa~swfをONとし、インジケート期間ITでは、スイッチSWA~SWFをOFF、かつスイッチswa~swfをOFFとする。測定期間MTでは、図10に示すように、イオン発生器から放出されたマイナスイオンがアンテナCEa~CEeそれぞれに収集されるともに、プラスイオンがアンテナCEfに収集され、各セグメント電極(SGa~SGe)の電位Va~Veは低下する一方、共通電極ECOMの電位Vfは上昇する。図9はイオン量が相対的に小さい場合であるため、測定期間MT終了時に、Ve>Vd>Vc>Vf+VTH(黒白反転閾値電圧)>Vb>Vaとなっており、液晶セルLCa・LCbは黒表示、液晶セルLCc~LCeは白表示となる。
 なお、一定電圧を抵抗分割して各セグメント電極に異なる電圧で充電する方法を説明したが、定電流回路を用いて、各セグメント電極それぞれに異なる電荷量が注入されるように所定の時間、定電流回路に接続するという方法を用いることもできる。
 図1のイオンインジケータでは、各液晶セル(LCa~LCe)を異なる電圧に充電している(図4参照)が、これに限定されない。液晶セルLCaの容量値<液晶セルLCbの容量値<液晶セルLCcの容量値<液晶セルLCdの容量値<液晶セルLCeの容量値としておいて、各液晶セル(LCa~LCe)を同電圧に充電してもよい。
 具体的には、図11・12に示すように、各液晶セルLCa~LCeの絶縁層の厚みを順次大きくして、液晶セルLCaのギャップDa>液晶セルLCbのギャップDb>液晶セルLCcのギャップDc>液晶セルLCdのギャップDd>液晶セルLCeのギャップDeとする。また、液晶セルLCaのセグメント電極SGaを、スイッチSWAを介して電源EVの正極に接続するとともに、スイッチswaを介してアンテナCEaに接続し、液晶セルLCbのセグメント電極SGbを、スイッチSWBを介して電源EVの正極に接続するとともに、スイッチswbを介してアンテナCEbに接続し、液晶セルLCcのセグメント電極SGcを、スイッチSWCを介して電源EVの正極に接続するとともに、スイッチswcを介してアンテナCEcに接続し、液晶セルLCdのセグメント電極SGdを、スイッチSWDを介して電源EVの正極に接続するとともに、スイッチswdを介してアンテナCEdに接続し、液晶セルLCeのセグメント電極SGeを、スイッチSWEを介して電源EVの正極に接続するとともに、スイッチsweを介してアンテナCEeに接続する。なお、電源EVの負極および共通電極ECOMは接地している。
 図11・12に示すイオンインジケータでは、図13に示すように、リセット期間RTにおいて、スイッチSWA~SWE(図11参照)をON、かつスイッチswa~sweをONとする。これにより、アンテナCEa~CEeおよびセグメント電極SGa~SGeが電位Voに充電される。ここでは、電源EVの値が、Vo>図3のVth(黒白反転閾値電圧)となるように設定されているため、液晶セルLCa~LCeは全て白表示となる(図13参照)。
 そして、測定期間MTでは、スイッチSWA~SWEをOFF、かつスイッチswa~sweをONとする。これにより、各セグメント電極(SGa~SGe)の電位Va~Veは、液晶セルの容量値に応じて低下する。図13は、イオン量が相対的に小さい場合であるため、測定期間MT終了時に、Ve>Vd>Vc>図3のVth(黒白反転閾値電圧)>Vb>Vaとなり、液晶セルLCa・LCbは黒表示、液晶セルLCc~LCeは白表示となる。
 そして、インジケート期間ITでは、スイッチSWA~SWEをOFF、かつスイッチswa~sweをOFFとする。これにより、液晶セルLCa・LCbには黒表示、液晶セルLCc~LCeには白表示が維持され(図13参照)、ユーザは、放出中のイオンの量が、これら表示(5本中2本黒)に対応した量(相対的に小)であることを認識することができる。
 図1のイオンインジケータでは、アンテナ(CEa~CEe)とセグメント電極(SGa~SGe)との間にスイッチ(swa~swe)を設けているが、これに限定されない。インジケート期間に各アンテナ(CEa~CEe)にイオンが当たらない(リセット期間および測定期間のみ各アンテナにイオンが当たる)ようにすれば、図14のように、アンテナ(CEa~CEe)とセグメント電極(SGa~SGe)とを直接接続することも可能である。
 図1のイオンインジケータでは、複数の液晶セルを設けているが、これに限定されない。図15のように、1つの液晶セルだけでイオンインジケータを実現することもできる。この構成では、リセット期間(スイッチSW・swをON)に液晶セルLCを充電して液晶セルLCを白表示にした後、測定期間(スイッチSWをOFF、スイッチswをON)にアンテナCEに収集されるイオンによって液晶セルLCを放電させる。収集されたイオン量が所定値未満であれば液晶セルLCは白表示のまま、イオン量が所定値以上であれば、液晶セルLCは黒表示となり、イオン量をインジケートすることができる。この場合、イオンインジケータが搭載される機器のモード等に応じて液晶セルLCの充電値を可変にすることもできる。
 上記のイオンインジケータでは、各液晶セルを構成するセグメント電極および共通電極ECOMが、対向するように別平面に配置されているが、これに限定されない。例えば、図16に示すように、各セグメント電極(SGa~SGe)と共通電極ECOMとを同一平面に配してもよい。この場合、図17に示すように、櫛型の共通電極ECOMにセグメント電極SGa~SGeを嵌め込むように配することもできる。
 液晶セルには、使用する液晶材料の種類、配向状態(液晶分子の配列状態)、併用する偏光板や位相差板の組み合わせにより種々のモードが実用化されている。また、透過型だけでなく反射型や両者を併用した半透過型もある。また、電圧が印加されていない時に透過率(または反射率)が高い「白表示」となるもの、電圧が印加されていない時に透過率(または反射率)が低い「黒表示」となるものもある。本イオンインジケータの液晶セルは、これらいずれのモード(特性)、形態を備えていてもよい。
 なお、本イオンインジケータでは、液晶セルによるイオン量の表示を行っているがこれに限定されない。電極間の電位差に応じて光学特性が変化するものによって表示を行えばよく、例えば、電子ペーパによるイオン量の表示を行うこともできる。
 本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態を技術常識に基づいて適宜変更したものやそれらを組み合わせて得られるものも本発明の実施の形態に含まれる。
 本イオンインジケータは、電極間の電位差に応じて光学特性が変化する表示層を含む第1容量と、該第1容量を充電する充電回路と、イオンを収集する第1コレクタ電極とを備え、該第1コレクタ電極は、上記第1容量の一方の電極に接続あるいは接続可能とされている。
 本イオンインジケータにおいては、まず充電回路によって第1容量を所定電圧に充電し、第1コレクタ電極を第1容量の一方の電極に接続した状態で、第1コレクタ電極にイオンを収集させる。こうすれば、第1容量は収集されたイオン量に応じて放電され、これに伴って表示層の光学特性が変化するため、上記イオン量がインジケートされる。このように、本発明によれば、従来のものに比較して簡易で低コストのイオンインジケータを実現することができる。
 本イオンインジケータは、リセット期間に、上記第1容量の一方の電極および第1コレクタ電極が充電回路に接続され、リセット期間に続く測定期間に、上記第1容量の一方の電極および第1コレクタ電極が接続されるとともにそれぞれが充電回路から電気的に切り離された状態で第1コレクタ電極にイオンが収集され、測定期間に続くインジケート期間に、上記第1容量の一方の電極および第1コレクタ電極が電気的に切り離される構成とすることができる。
 本イオンインジケータは、上記第1コレクタ電極は、第1スイッチを介して上記第1容量の一方の電極に接続されるとともに、充電スイッチを介して充電回路に接続されている構成とすることもできる。
 本イオンインジケータは、第1コレクタ電極が収集するイオンと逆極性のイオンを収集する第3コレクタ電極を備え、該第3コレクタ電極は、上記第1容量の他方の電極に接続あるいは接続可能とされている構成とすることもできる。
 本イオンインジケータは、上記イオンが、H(HO)またはO (HO)である(mは自然数、nは0または自然数)構成とすることもできる。
 本イオンインジケータは、第1容量の各電極が対向配置されている構成とすることもできる。
 本イオンインジケータは、第1容量の各電極が同一平面に配されている構成とすることもできる。
 本イオンインジケータは、上記第1容量の各電極が櫛型である構成とすることもできる。
 本イオンインジケータは、電極間の電位差に応じて光学特性が変化する表示層を含む第2容量と、イオンを収集する第2コレクタ電極とを備え、該第2コレクタ電極は、上記第2容量の一方の電極に接続あるいは接続可能とされ、上記第1容量の他方の電極と第2容量の他方の電極とが接続されている構成とすることもできる。
 本イオンインジケータは、上記第1および第2容量それぞれの表示層が液晶層である構成とすることもできる。
 本イオンインジケータは、上記充電回路が第1および第2容量を異なる電圧に充電する構成とすることもできる。
 本イオンインジケータは、上記第1および第2容量それぞれの表示層の厚みが異なる構成とすることもできる。
 本イオンインジケータは、上記第1および第2容量それぞれの表示層が、第1容量に印加される電圧が閾値以上であれば光を透過し、閾値未満であれば光を遮断する構成とすることもできる。表示層が液晶である場合、液晶層の配向(液晶分子の整列の仕方)および上記第1および第2の容量に付随して配置される偏光板の偏光軸の配置方向に応じて、電圧が閾値以上であれば光を遮断し、閾値未満であれば光を透過する構成とすることもできる。
 本イオンインジケータは、イオン量が相対的に少ないときには、第1容量の表示層が黒で第2容量の表示層が白となり、イオン量が相対的に多い場合には、第1および第2容量それぞれの表示層が黒となる構成とすることもできる。あるいは前述のように液晶層の配向および偏光板の偏光軸の配置方向により白と黒を逆に表示することもできる。
 また、本イオンインジケータは、各コレクタ電極によるイオン収集を促進するための送風あるいは吸気機構を備えていてもよい。
 本発明の電気機器(空調機器、冷蔵機器、掃除機器、乾燥機器、液晶デバイス製造装置等)は、上記イオンインジケータとイオン発生器とを備えることを特徴とする。
 本発明のイオンインジケータは、イオン発生装置を搭載した電気機器(例えば、空調機、冷蔵庫、掃除機、乾燥機等)に好適である。
 10 イオンインジケータ
 31・32 透明基板
 33 液晶層(表示層)
 LCa~LCe 液晶セル(容量)
 CEa~CEf アンテナ(コレクタ電極)
 SGa~SGe セグメント電極
 ECOM 共通電極
 CHC 充電回路
 RT リセット期間
 MT 測定期間
 IT インジケート期間

Claims (15)

  1.  電極間の電位差に応じて光学特性が変化する表示層を含む第1容量と、該第1容量を充電する充電回路と、イオンを収集する第1コレクタ電極とを備え、該第1コレクタ電極は、上記第1容量の一方の電極に接続あるいは接続可能とされているイオンインジケータ。
  2.  リセット期間に、上記第1容量の一方の電極および第1コレクタ電極が充電回路に接続され、リセット期間に続く測定期間に、上記第1容量の一方の電極および第1コレクタ電極が接続されるとともにそれぞれが充電回路から電気的に切り離された状態で、第1コレクタ電極にイオンが収集され、測定期間に続くインジケート期間に、上記第1容量の一方の電極および第1コレクタ電極が電気的に切り離される請求項1記載のイオンインジケータ。
  3.  上記第1コレクタ電極は、第1スイッチを介して上記第1容量の一方の電極に接続されるとともに、充電スイッチを介して充電回路に接続されている請求項2記載のイオンインジケータ。
  4.  第1コレクタ電極が収集するイオンと逆極性のイオンを収集する第3コレクタ電極を備え、該第3コレクタ電極は、上記第1容量の他方の電極に接続あるいは接続可能とされている請求項1に記載のイオンインジケータ。
  5.  上記イオンは、H(HO)またはO (HO)である(mは自然数、nは0または自然数)請求項1に記載のイオンインジケータ。
  6.  第1容量の各電極が対向配置されている請求項1記載のイオンインジケータ。
  7.  第1容量の各電極が同一平面に配されている請求項1記載のイオンインジケータ。
  8.  電極間の電位差に応じて光学特性が変化する表示層を含む第2容量と、イオンを収集する第2コレクタ電極とを備え、該第2コレクタ電極は、上記第2容量の一方の電極に接続あるいは接続可能とされ、上記第1容量の他方の電極と第2容量の他方の電極とが接続されている請求項1記載のイオンインジケータ。
  9.  上記第1容量の他方の電極と第2容量の他方の電極とが櫛型の共通電極をなす請求項8記載のイオンインジケータ。
  10.  上記第1および第2容量それぞれの表示層が液晶層である請求項8に記載のイオンインジケータ。
  11.  上記充電回路は第1および第2容量を異なる電圧に充電する請求項10記載のイオンインジケータ。
  12.  上記第1および第2容量それぞれの表示層の厚みが異なる請求項10記載のイオンインジケータ。
  13.  上記第1および第2容量それぞれの表示層は、第1容量に印加される電圧が閾値以上であれば光を透過し、閾値未満であれば光を遮断する請求項10記載のイオンインジケータ。
  14.  イオン量が相対的に少ないときには、第1容量の表示層が黒で第2容量の表示層が白となり、イオン量が相対的に多い場合には、第1および第2容量それぞれの表示層が黒となる請求項13記載のイオンインジケータ。
  15.  請求項1~14のいずれか1項に記載のイオンインジケータとイオン発生器とを備えた電気機器。
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