(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明用光源とマイナスイオン発生装置を備えた電球において該光より発熱する熱膨張作用による空気の体積膨張を利用して発生したマイナスイオンを電球筐体に１個だけ設けられた開口部より効率よく電球筐体の外部に拡散する事を特徴とする１つの開口部をもったマイナスイオン発生電球。
【請求項２】
前記請求項１において電球の筐体に付着しているマイナスイオン電荷を該熱膨張作用による空気の体積膨張によって外部に効率よく放出する事を特許とする前記記載のマイナスイオン発生電球。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に併設したマイナスイオン発生器（negative ion）と、発光源の発熱を利用して熱膨張による空気体積膨張効果を応用して、効率よくマイナスイオンを外部環境に拡散させる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題が大きな課題となってきた。とりわけ空気中に放出される二酸化炭素CO2を始め、大気汚染は深刻な問題になっている。人々の健康を維持向上させるために、大気汚染を除去しなければならない事は自明の緊急課題である。
【０００３】
マイナスイオンの定義は、大気概念の一種である。大気イオンには、正も負もある。マイナスイオンは、は負の電荷をもったものとしてとらえている。この電荷のもつ物質は、酸素イオンの水和物、もしくは硝酸イオンや硫酸イオンの水和物と考えられている。
【０００４】
人工空間のような非自然的環境では、プラスイオンが多く存在しておりこれが様々な環境への悪影響を及ぼしている。これらのイオンのバランスを改善して大量のマイナスイオンを発生させれば、環境浄化に大いに効果を波及できる。マイナスイオンの発生装置は、コロナ放電、電子放射方式、プラズマ等がある。多くは放電現象を応用したものであって、第２電極を設置すればマイナスイオンと伴にコロナ放電によってオゾンを発生する。このオゾンは脱臭効果がある。
【０００５】
本発明は、マイナスイオンを効率よく拡散するように、特別な装置を使わないで電灯照明器具と併設して、電球の発生する熱を利用して、気体の熱膨張による体積膨張効果を利用して拡散するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１―２１５２０１
【特許文献２】特開２００４−１８３９２４
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「有限温度の物理学」宮下精二著、丸善株式会社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は、大気中に有害物質を放散させないで大気汚染を守ること、そのために設置場所を問わず特別な装置を用意しないで、電球から効率よくマイナスイオンを拡散する方法を提供する事にある。
【０００９】
室内、屋外にマイナスイオン発生装置だけの設備を設けるのは、効率的ではない。設備に多額の費用がかかる。日常使っている機器に併設できれば効果的かつ、利便性がよい。電球、ネオンサイン、看板の装飾といっしょにすればより効果的である。
【００１０】
本発明のマイナスイオン発生装置を備えた電球を家屋内、キッチン、子供部屋におけば森林浴と同じ効果が得られて、爽快感が得られる。さらに異臭も排除できる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために電灯照明器具にマイナスイオン発生装置を備えて、家屋、店舗等の公共施設に設置する。電球は閉ざされた形態であって熱を発生する。この熱は温度と伴に気体（空気）の体積は膨張していくから、一端に排出用の穴を設けておけば、マイナスイオンは熱膨張作用による空気体積膨張によって拡散していく。
【００１２】
一般に電灯照明器具、電球は球状又は円筒状である。この壁面にマイナスイオンが付着して外部に拡散しないことが考えられる。本発明によれば、熱膨張によって付着したマイナスイオン分子は、外部に時間と伴に排出する。きわめて効率がよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、照明器具、電球にマイナスイオン発生装置が併設してあるから特別な装置を使わないで、日常的に意識しないでマイナスイオンが空気体積膨張効果によって拡散するから、爽快感を周囲に醸し出すことができる。
【００１４】
電球のような熱を発生する器具に併設してあって、長時間電球等の照明器具は頻繁にスイッチをオン、オフしない場合が多い。したがって気体の熱膨張作用によって空気の体積は膨張して、この作用によってマイナスイオンは外部に拡散していく。
【００１５】
さらに、職場、公共施設にある手洗いに備えている熱風乾燥機に装着すれば、爽快さと脱臭効果も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の内部構成を示す図である。
【図２】マイナスイオン発生の原理を示すブロック図である。
【図３】マイナスイオン発生の原理を示すブロック図である。
【図４】温度と気体の体積膨張の関係を示す図である。
【図５】熱による気体の体積膨張を示す原理図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、特別な装置を使わないで、日常的に使用している電球にマイナスイオン発生装置を組み込み、かつ電球が発生する熱を利用して熱膨張作用の原理を使って効率よくマイナスイオンを外部に拡散するものである。
【実施例１】
【００１８】
図１は本発明によるマイナスイオン発生電球１２を示した構造図である。図において１３は、発光素子、例えば電球においては、フィラメント、蛍光管、ＬＥＤであって、マイナスイオン発生電極１５の支持体を兼ねている。なお図中１４は電極１５の支持部材である。
【００１９】
１１は電球発光電とマイナスイオン発生電源部である。マイナスイオン発生用のAC/AC昇圧トランス、整流器より構成されている。一方、発光体の電源として発光源が通常の白熱電球、蛍光灯であれば商用電源はそのままフィラメントに導かれる。光源がＬＥＤであればＡＣ/DC整流器を備える。
【００２０】
７は１５から発生したマイナスイオンであって、図ではまだ筐体の中で浮遊している。１６は電球の筐体に１個だけ開けられたマイナスイオン放出孔（開口部）であって、１３の発光体にて温められた空気の熱膨張によって１６より放出される。１８の△eは１２の電球から外部環境に放射されたマイナスイオン粒である。
【実施例２】
【００２１】
図２は、本発明の構成を説明するブロック図である。図２は、発光体が白熱電球、普通の蛍光灯である例である。蛍光灯は近年進展が著しく、蛍光管から白熱球と同等形状のものから、さらに小型で発光照度も強力になってきた。又、青色発光ダイオードの実用化によって照明用ランプにも応用されてきた。
【００２２】
図２において１１は一般商用電源であって、２１は整流器、２２はインバータであって、直流を高周波に変換する。２３は高圧トランスを示し、数ＫＶに昇圧する。２４は整流装置であって、１５に導かれて先端効果によってマイナスイオンが外部環境に放出される。１８のΔeで示している。２６は、グランド（アース）を示す。
【００２３】
２５は発光源であって、白熱電球、蛍光灯である。２７は発光照度Δlを示す。２５の発光源からは、Δlと伴に熱２８Δhも空気膨脹によって伝播する。この膨張伝播効果によってマイナスイオン１８は外部環境に効率よく放出される。
【実施例３】
【００２４】
図３は、図２とマイナスイオンの放出原理は同じである。発光体２９は蛍光灯、ＬＥＤを用いている。同じ構成であるが発光体電源を高周波インバータから入力すれば照度の調節が容易に可能になる。蛍光灯は周波数が高いほど照度は明るい。周波数を図示していないチップ、PWM（pulse width modulation）,PPM(pulse position modulation)
を２２の前段に置けば可能である。ＬＥＤの調光も同様である。
【００２５】
一般に温度によって物体の体積は変化する。気体の場合、固体や液体と違って、温度に対する膨張の割合は、種類によらないため普遍性があって、絶対温度の基礎になる。この気体の熱膨張については以下のようになる。
【００２６】
（数１）
ボイルの法則によれば、  
pV＝一定
温度が一定のとき、一定質量の気体Vは、圧力pに反比例する。
【００２７】
十分希薄な気体の熱膨張の割合は、気体の種類によらず一定である。すなわち、圧力が一定のとき、一定質量の理想気体の体積Vは、温度が１度上がるごとに、０℃のときの体積V0の1/273℃ずつ増加する。つまり摂氏温度θのときの体積は、
【００２８】
（数２）
V＝V0(1＋θ/273)  となる。
【実施例４】
【００２９】
グラフに表すと図４のようになる。これはシャルルの法則であって、気体の温度を上げていくと気体の分子速度が大きくなるため、圧力が一定のときは体積が増加する。理想気体の場合、固体や液体と違って分子間の相互作用が無視できるので、増加の割合は分子の速度だけで決まり、分子の種類などには依らない。本発明はこの気体の体積膨張を作用を効果的に利用するものである。
【実施例５】
【００３０】
図5は一定の圧力の下で、温度が上がると体積の膨張する模式図をしめしたものである。
４１は円筒であって、４３、４４はピストンである。４２は気体の入った体積Vであって、温度を上げると４３のピストンはP1の方向に向かって、４４はＰ２の方向に動く。即ち４２の体積は温度上昇によってΔv膨張したことを意味する。
【００３１】
このときの気体の仕事量は、ΔLで表される。圧力一定のもとでは、温度１℃の昇降に伴い、気体の体積は０℃の体積の1/273ずつ増加する。０℃からt℃になったときの体積が、v0からvになったとすると以下の数式のように表される。
【００３２】
（数３）
v/T＝v0/T0 
【００３３】
上記に示した数式により、空気の熱による体積膨張によってマイナスイオンの拡散は証明される。熱の移動には、伝導、対流、放射がある。本発明では熱の移動ではなく、熱による気体の膨張作用によって電球と併用したマイナスイオン発生装置から放射した、マイナスイオンの電荷を電球筐体に１個だけ設けられた開口部より外部に効率よく拡散する事にある。本理論によって、電球内に浮遊するマイナスイオンはもとより、電球の筐体に付着しているマイナスイオンの電荷は効率よく外部環境に拡散できる。
【００３４】
以上、説明したように、本発明によるマイナスイオン発生電球は、気体の熱膨張によって空気体積は膨張して電球内に浮遊する、又は電球壁面に付着しているマイナスイオン電荷を電球の筐体に１個だけ設けられた開口部より効果的に放出し、外部環境に拡散できるから環境の浄化と伴に、全世界的に重要課題になっている大気汚染の除去に一層の効果を発揮する。
【符号の説明】
【００３５】
１１                  電源部                  
１２                  筐体                            
１３                  発光源、ランプ
１４                  電極支持部材
１５                  電極
１６                  開口部、マイナスイオン放出孔
１７                  マイナスイオン
１８                  外部に放出したマイナスイオン
１９                  熱膨張                  
２１                  整流器、交流直流変換部
２２                  インバータ、高周波トランス
２３                  高圧トランス、高電圧発生部
２４                  高電圧整流器、
２５、２９            発光源、ランプ
２７                  照度、光
２８                  熱膨張
４１                  円筒部
４２                  体積
４３，４４            ピストン
Δe                   マイナスイオン電荷
Δl                    光の拡散
Δh                   熱の拡散  
Δv                   体積の変化量
ΔＬ                  仕事量                    
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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