(57)【要約】【課題】煩雑な作業を伴うことなく発生したマイナス粒子量を検出することができるマイナス粒子発生装置を提供することを目的とする。【解決手段】光電子発生材１には、電気的な接地回路７と、コンデンサー８を接地回路７に直列に設けたコンデンサー回路９との両者を並列に設けるとともに、前記接地回路７とコンデンサー回路９とのいずれかに切り替える切り替え回路６を設けたもので、切り替え回路６を切り替えてコンデンサー８の両端電位を測定することにより、簡便に発生したマイナス粒子量を検出することができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記光電子発生材には、電気的な接地回路と、コンデンサーを接地回路に直列に設けたコンデンサー回路との両者を並列に設けるとともに、前記接地回路とコンデンサー回路とのいずれかに切り替える切り替え回路を設けたマイナス粒子発生装置。
【請求項２】
コンデンサーの両端に発生する電圧を測定する電圧測定手段を備えた請求項１に記載のマイナス粒子発生装置。
【請求項３】
空気を光電子発生材に送る通風手段を備えた請求項１または２に記載のマイナス粒子発生装置。
【請求項４】
通風手段への入力電力を制御して通風する流量を変化させる電力制御手段により発生するマイナス粒子量を調整する請求項３に記載のマイナス粒子発生装置。
【請求項５】
光電子発生材は、導電性基材上に設けてなる請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイナス粒子発生装置。
【請求項６】
光電子発生材は、金、白金、銀、銅、ステンレス、窒化チタンの中から選ばれた１種類以上の材料から構成した請求項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】
導電性基材は、真鍮、隣青銅、銅、アルミニウム、ステンレスの中から選ばれた１種類以上の材料から構成した請求項５に記載のマイナス粒子発生装置。
【請求項８】
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を備えた空気調和装置。
【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及びそれを備えた空気調和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１５内に、光源１６と、電気的に接地１７した光電子発生材１８とを配置し、光源１６が光電子発生材１８へ紫外線を照射するとともに空気入口１９から被処理空気を通風することによって、空気出口２０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１８に光源１６から紫外線を照射することにより生じる光電子（この現象を光電効果と呼ぶ）を利用してマイナス粒子を発生している。光電子を発生した光電子発生材１８には正孔が残存するので、光電子発生材１８を電気的に接地し、接地回路１７から流入する電子によって正孔を電気的に中和している。
【０００４】
しかしながら、このマイナス粒子発生装置は、発生したマイナス粒子量を検知する手段を内蔵しておらず、発生したマイナス粒子量を検知するためにはマイナス粒子発生装置の外部に別途イオンカウンターを設けて測定を行う必要があり、煩雑であると言う課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するもので、煩雑な作業を伴うことなく発生したマイナス粒子量を検出することができるマイナス粒子発生装置及びそれを備えた空気調和装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【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及びそれを備えた空気調和装置は、光電子発生材に、電気的な接地回路と、コンデンサーを接地回路に直列に設けたコンデンサー回路との両者を並列に設けるとともに、前記接地回路とコンデンサー回路とのいずれかに切り替える切り替え回路を設けたものである。
【０００７】
これにより、煩雑な作業を伴うことなく発生したマイナス粒子量を検出することができるものである。すなわち、光電効果を利用したマイナス粒子発生装置は、光電子を放出した光電子発生材には正孔が残存し、その正孔は光電子発生材の接地回路から流入する電子によって電気的に中和されるので、光電子発生材が正電位に帯電することなく安定して光電子を放出し続けることとなる。
【０００８】
また、接地回路から光電子発生材に流入する電子量（電流）は放出された光電子量にほぼ等しい。したがって、発生したマイナス粒子量、つまり光電子発生材から放出された光電子量を検出する場合には、光電子発生材を切り替え回路によりコンデンサー回路に接続することにより、コンデンサーの静電容量に関するよく知られた下記の式により、放出された光電子量が算出される。
【０００９】
Ｑ＝Ｃ×Ｖ
Ｑ：発生した光電子量の電荷量（単位はクーロン）
Ｃ：用いるコンデンサーの静電容量（単位はファラッド）
Ｖ：コンデンサー両端にかかる電圧（単位はボルト）
このように、コンデンサー回路を光電子発生材に設けることにより、簡便に発生した光電子量（発生したマイナス粒子量）を算出することができるものである。
【００１０】
なお、マイナス粒子発生量を検出する必要が無い場合には、光電子発生材を切り替え回路により接地回路に接続すれば、上述のように安定した光電子、マイナス粒子の発生が実現できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、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、前記光電子発生材には、電気的な接地回路と、コンデンサーを接地回路に直列に設けたコンデンサー回路との両者を並列に設けるとともに、前記接地回路とコンデンサー回路とのいずれかに切り替える切り替え回路を設けたマイナス粒子発生装置としたことにより、接地回路と、コンデンサー回路を切り替えて、煩雑な作業を伴うことなく発生したマイナス粒子量を検出することができるものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、コンデンサーの両端に発生する電圧を測定する電圧測定手段を備えた請求項１に記載のマイナス粒子発生装置としたことにより、コンデンサーの両端に発生する電圧を測定してマイナス粒子量を検出することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、空気を光電子発生材に送る通風手段を備えた請求項１または２に記載のマイナス粒子発生装置としたことにより、効率良くマイナス粒子が発生することとなる。すなわち、紫外線を照射された光電子発生材からは光電子が放出され、光電子発生材を電気的に接地することによって光電子が抜け出した跡である正孔は速やかに電気的に中和され、光電子が正孔に戻りにくくする。
【００１４】
しかし、たとえ光電子発生材が電気的に中和されていても光電子と光電子発生材との間には電気的鏡像力が作用し、光電子は、微弱ではあるが光電子発生材に戻ろうとする。従って、発生した光電子を速やかに光電子発生材から引き離す手段が必要であり、その手段として通風が有効であることを見出した。つまり、光電子発生材に通風することにより、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るので、光電子が光電子発生材に戻る傾向が弱くなり、結果として装置からは効率良くマイナス粒子が発生することとなる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、通風手段への入力電力を制御して通風する流量を変化させる電力制御手段により発生するマイナス粒子量を調整する請求項３に記載のマイナス粒子発生装置としたことにより、マイナス粒子量を適宜調整することができる。すなわち、光電効果で発生した光電子は、通風手段により装置に送られた空気中の水や酸素等の分子、または埃等の微粒子が前記光電子を捕獲することによって、マイナス粒子となり空気中に放出される。
【００１６】
一方、光電子が放出された光電子発生材は光電子の放出箇所に正孔ができる。正孔と発生するマイナス粒子との間には電気的引力が働いてマイナス粒子は光電子発生材に吸着される。この時、通風手段による通風量を増加すれば、正孔とマイナス粒子との間に働く電気的引力よりも強い風量の場合、マイナス粒子は吸着されることなく空気中に放出され、空気中のマイナス粒子量を増加させることができる。
【００１７】
また、通風量を減少すれば、前記原理により空気中のマイナス粒子量を減少させることもできる。その結果、マイナス粒子量を適宜調整することができるものである。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、光電子発生材は、導電性基材上に設けてなる請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイナス粒子発生装置としたことにより、光電子発生材として例えば金等の貴金属を用いる場合、たとえ貴金属層が薄層であっても導電性基材により機械的強度が保持される。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、光電子発生材は、金、白金、銀、銅、ステンレス、窒化チタンの中から選ばれた１種類以上の材料から構成した請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイナス粒子発生装置としたことにより、光電子発生材としての要件を満たしかつコストが比較的安価なものとなる。すなわち、光電子発生材が満たすべき要件は次の３点である。（１）仕事関数が比較的小さいこと。これは、光電子が光電子発生材から真空中に飛び出すために必要なエネルギのことで、その値が小さいほど光電子は発生し易いからである。（２）電気抵抗が小さいこと。これは、光電子発生材に負電位を印加して光電子発生材から光電子が抜け出た跡である正孔を速やかに電気的に中和するために必要である。（３）表面の経時劣化がないこと。これは、表面が酸化する等して劣化を起こすと、通常はより仕事関数が大きくなってしまい光電子が発生しにくくなることによる。これら３点の要件を満たしかつコストが比較的安価な材料としては、貴金属である金、白金、銀、銅、ステンレス、窒化チタンである。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、導電性基材は、真鍮、隣青銅、銅、アルミニウム、ステンレスの中から選ばれた１種類以上の材料から構成した請求項５に記載のマイナス粒子発生装置としたことにより、導電性基材の電気抵抗が小さく、光電子発生材から光電子が抜け出た跡である正孔を速やかに電気的に中和する。
【００２１】
請求項８記載の発明は、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を備えた空気調和装置とすることにより、マイナス粒子発生が可能で発生したマイナス粒子量を検出することができる空気清浄機、エアコン、除湿機、加湿器等を得ることができる。
【００２２】
【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。
【００２３】
（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。
【００２４】
図に示すように、光電子発生材１と、光電子発生材１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５内に配置している。前記光電子発生材１は、容器５内の全面に設けられている。また、光電子発生材１には、電気的な接地回路７と、コンデンサー８を接地回路７に直列に設けたコンデンサー回路９との両者を並列に設けるとともに、前記接地回路７とコンデンサー回路９とのいずれかに切り替える切り替え回路６を設けている。
【００２５】
また、コンデンサー８には、その両端に発生する電圧を測定する電圧測定手段１０を備えている。さらに、容器５内または外には、空気を光電子発生材１に送る通風手段１１を備えている。この通風手段１１は、電力制御手段１２により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、発生するマイナス粒子量を調整することができるようになっている。
【００２６】
上記構成のマイナス粒子発生装置は、光源２からの紫外線によって光電子発生材１から光電子が発生し、これが空気入口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捕獲されて、マイナス粒子として空気出口４から装置外に放出されるものである。放出されるマイナス粒子量は、電力制御手段１２により通風手段１１の通風量を増減させることにより、適宜調整することができるものである。
【００２７】
本実施例では、光電子発生材１は、金、白金、銀、銅、ステンレス、窒化チタンの中から選ばれた１種類以上の材料から構成している。これらの光電子発生材１は、仕事関数が比較的小さく、電気抵抗が小さく、かつ表面の経時劣化がなく、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とともに、コストが比較的安価な材料である。
【００２８】
次に、本実施例１の効果について、実験例を用いて説明する。
【００２９】
容器５として内径３ｃｍ、長さ７ｃｍの樹脂製円筒状容器を用い、光電子発生材１として厚さ０．１ｍｍの金を用いた。また、光源２として３Ｗの紫外線殺菌ランプを用いた。
【００３０】
先ず、光電子発生材１を切り替え回路６によって接地回路７に接続し、光源２を点灯し、連続して５分間、空気出口４でのマイナス粒子量を測定したところ、ほぼ安定して約２０万個／ｃｃのマイナス粒子が発生していることが確認できた。
【００３１】
次に、光電子発生材１を切り替え回路６によってコンデンサー回路９に接続し、連続して１分間、光源２を点灯した後に、コンデンサー８の両端にかかる電圧を電圧測定手段１０で測定したところ、約２．０Ｖであった。用いたコンデンサー８の静電容量は１５０ｐＦであったので、先に示したコンデンサーの静電容量に関する式から、発生した光電子量は３００ｐＣとなった。
【００３２】
この様に本実施例によれば、発生した光電子量（マイナス粒子量）をコンデンサ回路９によって簡便に算出可能なマイナス粒子発生装置が実現する。
【００３３】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２におけるマイナス粒子発生装置を示す。
【００３４】
本実施例では、光電子発生材１が導電性基材１３の表面に担持されている以外は実施例１と同じである（図では通風手段１１と電力制御手段１２を省略している）。導電性基材１３で担持されていることにより、光電子発生材として例えば金等の貴金属を用いる場合、たとえ貴金属層が薄層であっても導電性基材１３により機械的強度が保持される。
【００３５】
導電性基材１３は、真鍮、隣青銅、銅、アルミニウム、ステンレスの中から選ばれた１種類以上の材料から構成したものであり、電気抵抗が小さく、光電子発生材１から光電子が抜け出た跡である正孔を速やかに電気的に中和する。
【００３６】
次に、本実施例の効果について、実験例を用いて説明する。
【００３７】
容器５として内径３ｃｍ、長さ７ｃｍの樹脂製円筒状容器を用い、導電性基材１３として厚さ０．１ｍｍのステンレスを用い、これに光電子発生材１として金を蒸着した。また、光源３として３Ｗの紫外線殺菌ランプを用いた。
【００３８】
切り替え回路６によって接地回路７を選択し、本マイナス粒子発生装置の性能を評価するための実験を行った。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。
【００３９】
本実施例のマイナス粒子発生装置を用いれば、実施例１と同様、常に安定したマイナス粒子の発生が見られた。このことから、本実施例はマイナス粒子の発生を減少させることなく、常に一定に空気中へのマイナス粒子の供給を実現することができる。
【００４０】
上記した実施例１、２に示したマイナス粒子発生装置は、少なくとも集塵フィルタ、活性炭あるいはゼオライトからなる吸着材等と組み合わせて空気調和装置に装備することにより、マイナス粒子発生が可能な空気清浄機、エアコン、除湿機、加湿器等を得ることができるものである。
【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及びそれを備えた空気調和装置によれば、特に光電子発生材には、電気的な接地回路と、コンデンサーを接地回路に直列に設けたコンデンサー回路との両者を並列に設けるとともに、前記接地回路とコンデンサー回路とのいずれかに切り替える切り替え回路を設けたもので、接地回路と、コンデンサー回路を切り替えて、煩雑な作業を伴うことなく発生したマイナス粒子量を検出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におけるマイナス粒子発生装置の要部断面図
【図２】本発明の実施例２におけるマイナス粒子発生装置の要部断面図
【図３】提案中のマイナス粒子発生装置の要部断面図
【符号の説明】
１　光電子発生材
２　光源
３　空気入口
４　空気出口
５　容器
６　切り替え回路
７　接地回路
８　コンデンサー
９　コンデンサー回路
１３　導電性基材
【図１】
2004049934.tif 000003
【図２】
2004049934.tif 000004
【図３】
2004049934.tif 000005