(57)【要約】【課題】光電子放出板およびこれを用いたマイナス粒子発生装置において、長期にわたりマイナス粒子の発生を維持すること。【解決手段】光電子放出板１を、基板上に、バリア性を有しかつ光照射することにより光電子を放出する放出膜を有する構成とした。これにより、光照射により光電子を放出する放出膜を拡散した下地材がこの放出膜表面を被覆することを、バリア性を有することで防ぐことができ、マイナス粒子発生時間により、マイナスイオン数が大きく減少することのない、すなわち長期にわたり耐久性に優れた光電子放出板１およびこれを用いたマイナス粒子発生装置が実現できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、バリア性を有しかつ光照射することにより光電子を放出する放出膜を有する光電子放出板。
【請求項２】
基板が導電性を有することを特徴とする請求項１に記載の光電子放出板。
【請求項３】
基板がステンレスであることを特徴とする請求項２に記載の光電子放出板。
【請求項４】
基板上の放出膜の下に、導電性膜を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の光電子放出板。
【請求項５】
導電性膜が、金属であることを特徴とする請求項４に記載の光電子放出板。
【請求項６】
放出膜の膜厚が、その下の表面の最大表面粗さよりも厚いことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光電子放出板。
【請求項７】
放出膜が蒸着で製造されたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光電子放出板。
【請求項８】
放出膜が導電性であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光電子放出板。
【請求項９】
放出膜がセラミックであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光電子放出板。
【請求項１０】
放出膜が、窒化チタン、チタンカーバイト、窒化ジルコニウム、ジルコニウムカーバイト、炭素のいずれか１つであることを特徴とする請求項９に記載の光電子放出板。
【請求項１１】
請求項１に記載の光電子放出板と、前記光電子放出板に光照射するための光源とを備えたマイナス粒子発生装置。
【請求項１２】
請求項２に記載の光電子放出板と、前記光電子放出板に光照射するための光源とを備え、前記光電子放出板の基板を電気的に接地したマイナス粒子発生装置。
【請求項１３】
請求項４に記載の光電子放出板と、前記光電子放出板に光照射するための光源とを備え、前記光電子放出板の導電性膜を電気的に接地したマイナス粒子発生装置。
【請求項１４】
光電子放出板の表面に酸素を流すことによりマイナス粒子を発生させることを特徴とする請求項１１から１３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装置に関するものであり、特に光電効果により発生する光電子を利用した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】
従来のマイナス粒子発生装置としては、光電子放出材に紫外線を照射することにより光電子を発生し、ファンと集塵フィルタ等によって微粒子を除去された高清浄度の空気が装置に入り、集塵フィルタ等によって除去されなかった微粒子が光電子を捕獲することによりマイナス粒子となり、装置から出て空気中に放出されるというものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平８−１０６１６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、光電子放出材への紫外線照射より始まるマイナス粒子の発が、時間が経過するにつれて減少するという課題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、時間が経過してもマイナス粒子の発生量が減少しないマイナス粒子発生装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明のマイナス粒子発生装置は、基板上にバリア性を有し、光照射により光電子を放出する放出膜を設けた光電子放出板を用いて、マイナス粒子を発生させるようにした。
【０００７】
本発明者らは、マイナス粒子の数が減少する原因が、光照射により光電子放出材のピンホールを通して拡散した光電子放出材以外の化合物が光電子放出材の表面を被覆することを見いだした。この結果、バリア性の高い放出膜を設けることで、時間が経過してもマイナス粒子の発生量が減少しなくなるものである。
【０００８】
【発明実施の形態】
請求項１に記載の発明は、基板上に、バリア性を有しかつ光照射することにより光電子を放出する放出膜を有する構成とした。これにより、光照射により光電子を放出する放出膜を拡散して、下地材がこの膜表面を被覆することを防ぐことで、マイナス粒子発生時間により、マイナスイオン数が大きく減少することのない、すなわち長期にわたり耐久性に優れた光電子放出板となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、特に、請求項１に記載の基板が、導電性を有することを特徴とする。これにより、マイナス粒子の発生により、不足した光電子放出板の電子を、導電性基板が電気的に接地されることで補うことができ、長期にわたり、耐久性に優れかつ多くのマイナス粒子を放出する光電子放出板となる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、特に、請求項２に記載の基板が、ステンレスであることを特徴とする。これにより、ステンレスの緻密な表面酸化被膜により、光照射によるステンレス金属成分の表面拡散をブロックするので、長期にわたり、より耐久性に優れかつ多くのマイナス粒子を放出する光電子放出板となる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、特に、請求項１から３のいずれか１項に記載の基板上の放出膜の下に、導電性膜を有することを特徴とする。これにより、基板がたとえば絶縁材料であってもマイナス粒子の発生により、不足した光電子放出板の電子を、導電性膜が電気的に接地されることで補うことができ、長期にわたり、耐久性に優れかつ多くのマイナス粒子を放出する光電子放出板となる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、特に、請求項４に記載の導電性膜が、金属であることを特徴とする。これにより、上記導電膜の導電率が高いので、マイナス粒子の発生により、不足した光電子放出板の電子をすばやく補うことができ、そのため、長期にわたり、耐久性に優れかつ多くのマイナス粒子を放出する光電子放出板となる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、特に、請求項１から５のいずれか１項に記載の放出膜の膜厚が、その下の表面の最大表面粗さよりも厚いことを特徴とする。これにより、光電子放出板の最表面がすべて光電子を放出し、かつ下地材料の拡散を防止するバリア膜で被覆されるので、長期にわたり、耐久性に優れかつ多くのマイナス粒子を放出する光電子放出板となる。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、特に、請求項１から６のいずれか１項に記載の放出膜が、蒸着で製造されたことを特徴とする。これにより、バリア性が向上するので長期にわたり、耐久性に優れたマイナス粒子を放出する光電子放出板となる。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、特に、請求項１から７のいずれか１項に記載の放出膜が、導電性であることを特徴とする。これにより、マイナス粒子の発生により、不足した光電子放出板の電子を、膜に直接が電気的に接地することができ、そのため、長期にわたり、耐久性に優れかつ多くのマイナス粒子を放出する光電子放出板となる。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、特に、請求項１から８のいずれか１項に記載の放出膜がセラミックであることを特徴とする。これにより、バリア性が向上するので長期にわたり、耐久性に優れたマイナス粒子を放出する光電子放出板となる。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、特に、請求項９に記載の放出膜が、窒化チタン、チタンカーバイト、窒化ジルコニウム、ジルコニウムカーバイト、炭素のいずれか１つであることを特徴とする。これにより、光電効果における仕事関数が他より小さいので、より多くのマイナス粒子を放出させることができ、また可視光でマイナス粒子を放出する光電子放出板となる。炭素はグラファイトの場合が光電効果が大きく、ダイヤモンドライクカーボンの場合は光電効果がグラファイトよりも劣るが、膜が緻密なため耐久性が優れているのでよい。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、請求項１に記載の光電子放出板と、前記光電子放出板に光照射するための光源とを備えたマイナス粒子発生装置とした。これにより、マイナス粒子発生時間により、マイナスイオン数が大きく減少することのない、すなわち長期にわたり耐久性に優れたマイナス粒子発生装置となる。
【００１９】
請求項１２に記載の発明は、請求項２に記載の光電子放出板と、前記光電子放出板に光照射するための光源とを備え、前記光電子放出板の基板を電気的に接地したマイナス粒子発生装置とした。これにより、マイナス粒子の発生により、不足した光電子放出板の電子を、導電性基板が電気的に接地されることで補うことができ、長期にわたり、耐久性に優れかつ多くのマイナス粒子を放出するマイナス粒子発生装置となる。
【００２０】
請求項１３に記載の発明は、請求項４に記載の光電子放出板と、前記光電子放出板に光照射するための光源とを備え、前記光電子放出板の導電性膜を電気的に接地したマイナス粒子発生装置とした。これにより、マイナス粒子の発生により、不足した光電子放出板の電子をすばやく補うことができ、長期にわたり、耐久性に優れかつ多くのマイナス粒子を放出するマイナス粒子発生装置となる。
【００２１】
請求項１４に記載の発明は、特に、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の光電子放出板の表面に、酸素を流すことによりマイナス粒子を発生させることを特徴とする。これにより、より多くの酸素マイナス粒子を供給することができる。
【００２２】
また例えば、酸素マイナス粒子を供給することができ、これを空気清浄機に用いた場合、その空間においてリラックス効果を、また冷蔵庫に用いた場合、食品の酸化防止、保湿効果を、さらに半導体製造設備においては除電を、長期にわたり維持できるようになる。
【００２３】
なお、バリア性を有しかつ、光照射することにより光電子を放出する膜をとして、上記の他にそれらの複合化合物が有効である。
【００２４】
また、基板としては上記の他に、導電性を有するものとしてはアルミニウム等の金属もしくは合金が有効である。また導電性を有しなくてもよく、ガラス、プラスチック等が有効であり、バリア性を有しかつ、光照射することにより光電子を放出する膜との間に導電性膜を設け、それを電気的に接地することでることで、マイナス粒子を多くすることができる。
【００２５】
また、その導電性膜としては、金属膜の他、例えば、ＩＴＯとか酸化錫のような導電性セラミックまたはそれらの複合化合物が有効である。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例１のマイナスイオン発生装置について、図１を用いて説明する。１は光電子放出板、２は１に光照射するためのランプ（光源）であり、光電子放出板１はランプ２を挟み込むように通風口の上下壁に接地されている。通風口の背後にはファンが設置され、通風口に空気を送るようになっている。また特に明記のない場合には光電子放出板１の基板側に電気的に接地するアース線３が設置されている。
【００２７】
なお、ランプ２は６Ｗの冷陰極管を使用し、空気の送風量を２００Ｌ／ｍｉｎとした。また、特に明記しない場合、すべてのスイッチをｏｎにした。
【００２８】
また図８は、ランプ２として紫外線ランプを用いた場合における、光電子発生のメカニズムを表した概念図である。
【００２９】
本実施例の光電子放出板として、アクリル基板上に窒化チタン１μｍを蒸着し、光電子放出板１Ａを作製し、図１のマイナスイオン発生装置に搭載し、動作時間に対するマイナス粒子の数を測定した。なお、電気的設置は窒化チタン膜で行った。
【００３０】
また、本実施例の光電子放出板１Ａと比較するための比較用光電子放出板として、アクリル基板上に金１μｍを蒸着し、光電子放出板１Ｂを作製し、図１のマイナスイオン発生装置に搭載し、動作時間に対するマイナス粒子の数を測定した。なお、電気的設置は金膜で行った。
【００３１】
図２は、光電子放出板１Ａと１Ｂの、動作時間に対するマイナス粒子の数である。バリア性を有する光電子放出板１Ａのほうが、長期にわたりマイナス粒子の数を維持していることがわかり、光電子放出板１Ａが本発明の効果を発揮していることがわかる。
【００３２】
（実施例２）
実施例２の光電子放出板として、真鍮基板上に窒化チタン１μｍを蒸着し、光電子放出板２Ａを、ステンレス基板上に窒化チタン１μｍを蒸着し光電子放出板２Ｂを作製し、図１のマイナスイオン発生装置に搭載し、動作時間に対するマイナス粒子の数を測定した。
【００３３】
また、本実施例の光電子放出板２Ａ、２Ｂと比較するための比較用光電子放出板として、アクリル基板上に窒化チタン１μｍを蒸着し、光電子放出板２Ｃを作製し、図１のマイナスイオン発生装置に搭載し、動作時間に対するマイナス粒子の数を測定した。
【００３４】
図３は、光電子放出板２Ａと２Ｂと２Ｃの、動作時間に対するマイナス粒子の数である。下地に導電膜を有する光電子放出板２Ａと２Ｂのほうが、多くのマイナス粒子の数を放出し、さらに２Ｂのほうが長期にわたり維持していることがわかり、光電子放出板２Ａ、２Ｂが本発明の効果を発揮していることがわかる。
【００３５】
（実施例３）
実施例３の光電子放出板として、アクリル基板上にアルミを蒸着し、さらにその上に窒化チタン１μｍを蒸着し、光電子放出板３Ａを作製し、図１のマイナスイオン発生装置に搭載し、動作時間に対するマイナス粒子の数を測定した。なお、電気的設置はアルミ膜で行った。
【００３６】
図４は、光電子放出板３Ａと実施例２における光電子放出板２Ｃの、動作時間に対するマイナス粒子の数である。下地に導電膜を有する光電子放出板３Ａのほうが、長期にわたり多くのマイナス粒子の数を維持していることがわかり、光電子放出板３Ａが本発明の効果を発揮していることがわかる。
【００３７】
（実施例４）
実施例４の光電子放出板として、ステンレス基板上（最大表面粗さ０．８μｍ）に窒化チタン０．１（４Ａ），０．５（４Ｂ），１（４Ｃ），２（４Ｄ）μｍを蒸着して、光電子放出板４Ａないし４Ｄを作製し、図１のマイナスイオン発生装置に搭載し、動作時間に対するマイナス粒子の数を測定した。
【００３８】
図５は、前記光電子放出板４Ａから４Ｄの、動作時間に対するマイナス粒子の数である。下地の最大表面粗さよりも厚い窒化チタン膜厚を有する光電子放出板４Ｃ、４Ｄのほうが、長期にわたり多くのマイナス粒子の数を維持していることがわかり、光電子放出板４Ｃ、４Ｄが本発明の効果を発揮していることがわかる。
【００３９】
また、本実施例の光電子放出板４Ｃと比較するための比較用光電子放出板として、ステンレス基板上（最大表面粗さ０．８μｍ）に窒化チタン１μｍをスパッタ法で製膜し光電子放出板４Ｅを作製し、図１のマイナスイオン発生装置に搭載し、動作時間に対するマイナス粒子の数を測定した。
【００４０】
図６は、前記光電子放出板４Ｃと４Ｅ（ともに窒化チタンの膜厚１μｍ）膜厚の、動作時間に対するマイナス粒子の数である。窒化チタン膜が緻密な蒸着法により作製した光電子放出板４Ｃのほうが、長期にわたり多くのマイナス粒子の数を維持していることがわかり、光電子放出板４Ｃが本発明の効果を発揮していることがわかる。
【００４１】
（実施例５）
実施例５の光電子放出板として、ステンレス基板上（最大表面粗さ０．８μｍ）にグラファイト膜１μｍ（５Ａ）およびダイヤモンドライクカーボン膜（５Ｂ）を作成し、図１のマイナスイオン発生装置のランプを１８２ｎｍが放出するランプに置き換えた装置に搭載し、動作時間に対するマイナス粒子の数を測定し、実施例４の４Ｃの光電子放出板と比較した。
【００４２】
図７は、前記光電子放出板５Ａ、５Ｂ、および４Ｃの動作時間に対するマイナス粒子の数である。グラファイトを光電子放出材に用いた光電子放出材５Ａが初期に多くのマイナス粒子を放出していることがわかる。一方、ダイヤモンドライクカーボンを光電子放出材に用いた光電子放出材５Ｂは初期少ないのマイナス粒子だが、これを長期にわたり維持していることがわかる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、マイナス粒子発生時間により、マイナスイオン数が大きく減少することのない、すなわち長期にわたり耐久性に優れた光電子放出板およびこれを用いたマイナス粒子発生装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるマイナスイオン発生装置の外観構成図
【図２】同実施例の光電子放出板における動作時間に対するマイナス粒子発生数を示す図
【図３】本発明の実施例２における光電子放出板の動作時間に対するマイナス粒子発生数を示す図
【図４】本発明の実施例３における光電子放出板の動作時間に対するマイナス粒子発生数を示す図
【図５】本発明の実施例４における光電子放出板の動作時間に対するマイナス粒子発生数を示す図
【図６】本発明の実施例４における光電子放出板の動作時間に対するマイナス粒子発生数を示す他の図
【図７】本発明の実施例５における光電子放出板の動作時間に対するマイナス粒子発生数を示す図
【図８】本発明の実施例１において紫外線ランプを用いた場合における、光電子発生のメカニズムを表した概念図
【符号の説明】
１  光電子放出板
２  ランプ（光源）
３  アース線
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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