(57)【要約】【課題】多量のマイナス粒子を発生することができるマイナス粒子発生装置を実現することを目的とする。【解決手段】電気的に接地した光電子発生材１ｂと、前記光電子発生材１ｂに紫外線を照射するための光源２とを備え、前記光電子発生材１ｂを、酸化被膜を表面に有する導電性材料１ａ上に担持するもので、表面粗度を大きくした導電性材料１ａ上に光電子発生材１ｂを担持する構成であるので、光電子を発生し得る光電子発生材１ｂの有効面積が極めて広くなり、その結果、発生するマイナス粒子数が顕著に増大する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に接地した光電子発生材と、前記光電子発生材に紫外線を照射するための光源とを備え、前記光電子発生材を、酸化被膜を表面に有する導電性材料上に担持してなるマイナス粒子発生装置。
【請求項２】
導電性材料として酸化アルミニウム被膜層を有するアルミニウムを用いた請求項１に記載のマイナス粒子発生装置。
【請求項３】
マイナス粒子の通風流路の上流側に蒸気噴霧器を設けてなる請求項１または２に記載のマイナス粒子発生装置。
【請求項４】
電気的に接地した光電子発生材と、前記光電子発生材に紫外線を照射するための光源とを備え、前記光電子発生材を、二酸化チタンを基材としてその二酸化チタン上に担持してなるマイナス粒子発生装置。
【請求項５】
電気的に接地した光電子発生材と、前記光電子発生材に紫外線を照射するための光源とを備え、前記光電子発生材を、ｎ型半導体を基材としてそのｎ型半導体上に担持してなるマイナス粒子発生装置。
【請求項６】
空気を光電子発生材に送る通風手段を備えた請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイナス粒子発生装置。
【請求項７】
通風手段への入力電力を制御する電力制御手段により、通風する流量を変化させるようにした請求項６に記載のマイナス粒子発生装置。
【請求項８】
光源が発する光の波長を、オゾン生成の波長を超えた波長とした請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイナス粒子発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気にマイナス粒子を付加する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】
これまで、発明者らはマイナス粒子発生装置として、図３に示す構成の装置を提案している。これは、筒状の容器１６内に、光源１２と、電気的に接地１５した光電子発生材１１とを配置し、光源１２が光電子発生材１１へ紫外線を照射するとともに空気入口１３から被処理空気を通風することによって、空気出口１４からマイナス粒子を含んだ空気が排出されるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記マイナス粒子発生装置は、光電子発生材１１を電気的に接地１５することによって、光電子放出後に光電子発生材１１に残存する正孔を電気的に中和する手法を採っている。しかしながら、この装置は、発生するマイナス粒子数が充分に多いとは言えず、使用する室内環境のマイナス粒子濃度をさらに高めることが必要であった。
【０００４】
本発明は前記課題を解決するもので、極めて多量のマイナス粒子を発生することができるマイナス粒子発生装置を実現することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のマイナス粒子発生装置は、光電子発生材を、酸化被膜を表面に有する導電性材料上に担持してなるものである。
【０００６】
これにより、光電子を発生し得る有効な面積が増大するので、それに伴い、極めて多量のマイナス粒子を発生することができるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、電気的に接地した光電子発生材と、前記光電子発生材に紫外線を照射するための光源とを備え、前記光電子発生材を、酸化被膜を表面に有する導電性材料上に担持してなるマイナス粒子発生装置とすることにより、光電子を発生しうる光電子発生材の有効な面積が増大するので、それに伴い、極めて多量のマイナス粒子を発生することができるものである。つまり、通常、酸化被膜は表面粗度が高く、見かけの表面積に対する実際の表面積（比表面積）の比率（ラフネスファクター）は少なくとも１００倍程度であり、大きいものでは約１万倍になる。このため、発生するマイナス粒子量も増大するものである。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、導電性材料として酸化アルミニウム被膜層を有するアルミニウムを用いた請求項１に記載のマイナス粒子発生装置とすることにより、酸化被膜の中でも特に表面粗度の高い酸化アルミニウム被膜上に光電子発生材を担持するので、光電子を発生し得る光電子発生材の有効面積が著しく増大し、発生するマイナス粒子量も顕著に増大する。すなわち、酸化アルミニウム被膜層の場合、見かけの表面積に対する実際の表面積（比表面積）の比率（ラフネスファクター）は、約１万〜３万倍となり、発生するマイナス粒子量が増大する。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、マイナス粒子の通風流路の上流側に蒸気噴霧器を設けてなる請求項１または２に記載のマイナス粒子発生装置とすることにより、例えば冬季晴天時等の湿度が低い乾燥した環境においても、蒸気噴霧器により不足した水蒸気を補充することができ、マイナス粒子量の低下が抑制されることとなる。つまり、マイナス粒子は空気中の水蒸気（水分子の集合体）を核として存在するために、水蒸気が少ないとマイナス粒子の発生効率が低下する傾向にあるが、水蒸気を補充することでこれを抑制する。
【００１０】
請求項４に記載した発明は、電気的に接地した光電子発生材と、前記光電子発生材に紫外線を照射するための光源とを備え、前記光電子発生材を、二酸化チタンを基材としてその二酸化チタン上に担持してなるマイナス粒子発生装置とすることにより、二酸化チタンの作用により、発生するマイナス粒子量は増大する。つまり、二酸化チタンは光（特に紫外線）が照射されると、内部に電子と正孔の対を生成することが知られている。したがって、光電子発生材に照射された光の一部は光電子発生材を透過して二酸化チタンを照射するので、二酸化チタン内部では電子と正孔の対が生成され、その電子は光電子発生材から放出される光電子の源となり、発生するマイナス粒子量は増大する。
【００１１】
請求項５に記載した発明は、電気的に接地した光電子発生材と、前記光電子発生材に紫外線を照射するための光源とを備え、前記光電子発生材を、ｎ型半導体を基材としてそのｎ型半導体上に担持してなるマイナス粒子発生装置とすることにより、ｎ型半導体の作用により、発生するマイナス粒子量が経時的に安定する。つまり、ｎ型半導体はその内部に電流の担い手である自由電子を多く含んでいるので、ｎ型半導体を基材としてその表面に光電子発生材を担持すれば、ｎ型半導体から光電子へ充分に電子が供給され、発生するマイナス粒子量が経時的に安定する。
【００１２】
請求項６に記載した発明は、空気を光電子発生材に送る通風手段を備えた請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイナス粒子発生装置とすることにより、発生した光電子が空気分子と衝突しながら光電子発生材から引き離され、効率よくマイナス粒子を発生することができる。
【００１３】
請求項７に記載した発明は、通風手段への入力電力を制御する電力制御手段により、通風する流量を変化させるようにした請求項６に記載のマイナス粒子発生装置とすることにより、通風する流量の増減で発生した光電子に衝突する空気分子数を増減でき、マイナス粒子量を調整することができる。
【００１４】
請求項８に記載した発明は、光源が発する光の波長を、オゾン生成の波長を超えた波長とした請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイナス粒子発生装置とすることにより、人体に有害なオゾンを生成することなく、光電子、マイナス粒子を発生させることができる。一般に、波長が約１８５ｎｍ以下の光（紫外線）がオゾン生成作用を持ち、その光を大気中で発光させるとオゾンが生成される。オゾンは強い酸化物質であり、吸引した場合人体にとって有害である。一方、貴金属等では波長が約２５０ｎｍ以下の光（紫外線）で光電子は放出される。したがって、実用上は波長が１９０ｎｍ以上の光（紫外線）を用いればよいものである。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１におけるマイナス粒子発生装置を示す。
【００１７】
図に示すように、導電性材料１ａおよび光電子発生材１ｂと、光電子発生材１ｂに紫外線を照射するための光源２とを、一方に空気入口３を他方に空気出口４を設けた筒状の容器６内に配置している。そして、前記導電性材料１ａは、その表面に酸化被膜を有するもので、酸化被膜上に光電子発生材１ｂを担持している。
【００１８】
また、導電性材料１ａと光電子発生材１ｂは容器６内の全面に設けられおり、光電子発生材１ｂは電気的に接地５されている。さらに、光電子発生材１ｂに空気を送る通風手段７を容器６内または容器６外に備えている。この通風手段７は、電力制御手段８でその入力電力を制御することにより、通風する流量を変化させることができるようになっており、通風流量の変化により発生するマイナス粒子量を調整するものである。
【００１９】
上記構成のマイナス粒子発生装置は、光電子発生材１ｂに電圧が印加され、光源２から紫外線を照射することによって、光電子発生材１ｂ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から容器６外に放出されるものである。
【００２０】
ここで、本実施例では、導電性材料１ａとしてアルミニウムを用い、その表面に電気分解による陽極酸化の手法で酸化アルミニウム被膜を形成した。導電性材料１ａは、その表面に酸化被膜を有することにより、光電子を発生しうる光電子発生材１ｂの有効な面積が増大するので、それに伴い、極めて多量のマイナス粒子を発生することができるものである。つまり、通常、酸化被膜は表面粗度が高く、見かけの表面積に対する実際の表面積（比表面積）の比率（ラフネスファクター）は少なくとも１００倍程度であり、大きいものでは約１万倍になる。
【００２１】
特に、導電性材料１ａとして酸化アルミニウム被膜層を有するアルミニウムを用いたものでは、酸化被膜の中でも特に表面粗度が高く、光電子を発生し得る光電子発生材の有効面積が著しく増大し、発生するマイナス粒子量も顕著に増大する。すなわち、酸化アルミニウム被膜層の場合、見かけの表面積に対する実際の表面積（比表面積）の比率（ラフネスファクター）は、約１万〜３万倍となる。
【００２２】
また、導電性材料１ａの酸化被膜上に担持する光電子発生材１ｂには金を使用している。金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。
【００２３】
また、本実施例では、電気的な接地５を光電子発生材１ｂに取り付けているため、光電効果により光電子が放出された光電子発生材１ｂ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１ｂに吸着される。そこで光電子発生材１ｂ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らず、マイナス粒子を減少させることなく発生させる。
【００２４】
以下、本実施例の効果について実験例を用いて説明する。
【００２５】
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、導電性材料１ａとして表面に陽極酸化により酸化被膜を付与した厚さ０．１ｍｍのアルミニウム板を用い、その表面に光電子発生材１ｂとして金を蒸着した。また、光源２として３Ｗの紫外線殺菌ランプを用いた。
【００２６】
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。
【００２７】
また、表面の陽極酸化処理を施さないアルミニウム板を導電性材料１ａとして用いた場合で、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。
【００２８】
図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れば、陽極酸化処理を施さないものと比較して極めて多くのマイナス粒子の発生が見られた。このことから本実施例によれば、極めて多量のマイナス粒子を発生するマイナス粒子発生装置を実現することができることが分かる。
【００２９】
（実施例２）
本実施例においては、実施例１と基本構成が同一であるので、相違点についてのみ説明する。
【００３０】
構成上の相違点は、図１に示すように、マイナス粒子の通風流路の上流側、すなわち、光電子発生材１ｂの上流側に、蒸気噴霧器９を設けていることである。
【００３１】
これは、例えば冬季晴天時等の湿度が低い乾燥した環境においては、マイナス粒子量の低下が抑制されることとなる。つまり、マイナス粒子は空気中の水蒸気（水分子の集合体）を核として存在するために、水蒸気が少ないとマイナス粒子の発生効率が低下する傾向にある。しかし、この実施例では、蒸気噴霧器９により不足した水蒸気を補充することができるようになっており、水蒸気を補充することでマイナス粒子量の低下を抑制している。
【００３２】
（実施例３）
本実施例においては、実施例１と基本構成が同一であるので、相違点についてのみ説明する。
【００３３】
構成上の相違点は、光電子発生材１ｂを、二酸化チタンを基材としてその二酸化チタン上に担持していることである。
【００３４】
これは、二酸化チタンは光（特に紫外線）が照射されると、内部に電子と正孔の対を生成することが知られている。したがって、光電子発生材１ｂに照射された光の一部は光電子発生材１ｂを透過して二酸化チタンを照射するので、二酸化チタン内部では電子と正孔の対が生成され、その電子は光電子発生材１ｂから放出される光電子の源となり、発生するマイナス粒子量は増大するものである。
【００３５】
（実施例４）
本実施例においては、実施例１と基本構成が同一であるので、相違点についてのみ説明する。
【００３６】
構成上の相違点は、光電子発生材１ｂを、ｎ型半導体を基材としてそのｎ型半導体上に担持していることである。
【００３７】
これは、基材としてのｎ型半導体の作用により、発生するマイナス粒子量が経時的に安定する。つまり、ｎ型半導体はその内部に電流の担い手である自由電子を多く含んでいるので、ｎ型半導体を基材としてその表面に光電子発生材１ｂを担持すれば、ｎ型半導体から光電子へ充分に電子が供給され、発生するマイナス粒子量が経時的に安定するものである。
【００３８】
（実施例５）
本実施例においては、実施例１と基本構成が同一であるので、相違点についてのみ説明する。
【００３９】
構成上の相違点は、光源２が発する光の波長を、オゾン生成の波長を超えた波長としていることである。
【００４０】
これは、人体に有害なオゾンを生成することなく、光電子、マイナス粒子を発生させることができるようにしている。一般に、波長が約１８５ｎｍ以下の光（紫外線）がオゾン生成作用を持ち、その光を大気中で発光させるとオゾンが生成される。オゾンは強い酸化物質であり、吸引した場合人体にとって有害である。一方、貴金属等では波長が約２５０ｎｍ以下の光（紫外線）で光電子は放出される。したがって、実用上はオゾン生成の波長を超えた波長、すなわち１９０ｎｍ以上の波長の光（紫外線）を用いれば、オゾンを生成することなく、光電子、マイナス粒子を発生させることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、本発明のマイナス粒子発生装置は、光電子発生材を、酸化被膜を表面に有する導電性材料上に担持することにより、光電子を発生し得る有効な面積が増大するので、それに伴い、極めて多量のマイナス粒子を発生することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１〜５におけるマイナス粒子発生装置の要部断面図
【図２】同装置におけるマイナス粒子発生量を示すグラフ
【図３】提案中のマイナス粒子発生装置の断面図
【符号の説明】
１ａ　導電性材料
１ｂ　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
７　通風手段
８　電力制御手段
９　蒸気噴霧器
【図１】
2004055146.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004055146.tif 000005