(57)【要約】【課題】従来のマイナスイオンを発生する手法は、コロナ放電方式であるために、オゾンを発生し、オゾンによる室内空気汚染の課題を有していた。【解決手段】電気的に接地４された光電子発生材１と光源３と、酸素富化モジュール５と真空ポンプ６と、制御回路７とを備え、光源３からの紫外線によって光電子発生材１から発生した光電子が、酸素富化膜モジュール５から生じた高濃度酸素と衝突してマイナスイオンになるので、オゾンを発生させることなくマイナスイオン粒子と高濃度酸素を供給できる。光電子が放出された光電子発生材１は、光電子の放出箇所に正孔ができるが、電気的に接地４することにより、すぐに正孔には電子が補充される。すなわち、放出された光電子やマイナス粒子が正孔に戻ることがないため、マイナスイオン粒子を減少させることなく発生することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素の透過性にすぐれた酸素富化膜モジュールと前記酸素富化膜モジュールに接続する真空ポンプと前記真空ポンプを制御する制御回路を有する酸素富化装置において、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有し、前記光電子発生材に空気を流すことによりマイナスイオンを発生するマイナスイオン発生装置を備える酸素富化装置。
【請求項２】
マイナスイオン発生装置は、酸素富化装置の本体内部に設けた請求項１記載のマイナスイオン発生装置を備える酸素富化装置。
【請求項３】
マイナスイオン発生装置は、酸素富化装置の風路内部に設けた請求項１または２記載のマイナスイオン発生装置を備える酸素富化装置。
【請求項４】
真空ポンプの吸込口は、酸素富化膜モジュールの出口側に接続した請求項１記載のマイナスイオン発生装置を備える酸素富化装置。
【請求項５】
光源を制御回路によって間欠運転することを特徴とする請求項１記載のマイナスイオン発生装置を備える酸素富化装置。
【請求項６】
光電子発生材は電気的に接地されていることを特徴とする請求項１記載のマイナスイオン発生装置を備える酸素富化装置。
【請求項７】
光電子発生材は導電性基材上に設けることを特徴とする請求項１記載のマイナスイオン発生装置を備える酸素富化装置。
【請求項８】
光電子発生材は金、白金、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なることを特徴とする請求項１のマイナスイオン発生装置を備える酸素富化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気にマイナスイオンを付加する装置を組み込んだ酸素富化装置に関するものであり、特に金属への紫外線照射により発生する光電子を利用したマイナスイオン発生装置を組み込んだ酸素富化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、暖房機や空気清浄機に組み込まれているマイナスイオンを発生する手法は、コロナ放電方式が主流である。この方式は、放電極を（−）、対向電極を（＋）にして、直流の高電圧をかけて「コロナ放電」を生じさせ、電極間に電離を起こさせ、これによって生じた多量の「電子」を空気中の酸素分子に衝突させて、酸素をマイナス化する。その際に起こる反応は以下のように考えられる。
【０００３】
Ｏ2→Ｏ2+＋ｅ-  （電離）
Ｏ2+＋ｅ-→Ｏ2-  （酸素マイナスイオン生成）
【非特許文献１】琉子友男著「空気マイナスイオン応用事典」人間と歴史社出版、２００２年４月、Ｐ．１１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前記従来のコロナ放電方式では、以下の反応によってオゾンが発生する。
【０００５】
Ｏ2→Ｏ2+＋ｅ-  （電離）
Ｏ2＋ｅ-→２Ｏ＋ｅ-  （解離）
Ｏ2＋Ｏ→Ｏ3  （オゾン生成）
オゾン（Ｏ3）は、世界保健機関（ＷＨＯ）によって室内環境のガイドライン濃度が示されている物質であるために、健康上好ましくない。また、オゾンは反応性に富むために、室内の化学物質と反応して有害が化学物質を生じさせる可能性が指摘されている（鍵直樹著「反応速度と反応生成物の生成特性  オゾンとＶＯＣの化学反応による室内空気質の二次汚染  その２」日本建徳学会学術講演会梗概集（環境工学ＩＩ）２００３年８月Ｐ．９８５−９８６を参照）。このため、オゾンが発生しないマイナスイオン発生方法が求められていた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、原理的にオゾンを生じさせることなくマイナスイオンを発生させる装置を組み込んだ酸素富化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の酸素富化装置は、酸素富化膜モジュールと前記酸素富化膜モジュールに接続する真空ポンプと、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からなるマイナスイオンを発生するマイナスイオン発生装置を設けたものである。
【０００８】
これによって、光電子発生材に紫外線（波長：２５４ｎｍ）を照射することで、光電効果が起こることにより、光電子が発生する。この波長域の紫外線ではオゾンは生成されない。酸素富化装置によって濃度が高くなった酸素は、光電子を捕獲することによりマイナスイオン粒子となり、酸素富化装置から出て空気中に放出される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の酸素富化装置は、酸素富化膜によって生じた高濃度酸素と光電効果によってマイナスイオンを反応させることによって、オゾンを発生させるこなく効率的に高濃度酸素とマイナスイオン粒子を供給させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、酸素の透過性にすぐれた酸素富化膜モジュールと前記酸素富化膜モジュールに接続する真空ポンプと前記真空ポンプを制御する制御回路と、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る。光電子発生材に紫外線を照射することで、光電効果が起こることにより、光電子が発生する。酸素富化モジュールで酸素濃度が高くなった空気は光電子と衝突してオゾンを発生することなく効率的にマイナスイオン粒子にすることができる。
【００１１】
第２の発明は、特に第１の発明の酸素富化装置において、マイナスイオン発生装置を酸素富化装置の本体内部に設けることによって、高濃度な酸素と光電子の衝突までの時間を短くすることによって、効率的にマイナスイオン粒子ができる。
【００１２】
第３の発明は、特に第１または第２の発明の酸素富化装置において、マイナスイオン発生装置を酸素富化装置の風路内部に設けることによって、高濃度な酸素と光電子の衝突を効率的に行わせることによって、効率的にマイナスイオン粒子ができる。
【００１３】
第４の発明は、特に第１の発明の酸素富化装置において、真空ポンプの吸込口を酸素富化膜モジュールの出口側に接続したものであり、これによって空気中の酸素を酸素富化膜モジュールに効率的に透過させることになり、酸素富化膜モジュール出口から高濃度な酸素を得ることができる。
【００１４】
第５の発明は、特に第１の発明の酸素富化装置において、紫外線源を制御回路によって間欠運転させることにより、マイナスイオン粒子の発生を制御できるようにしたものであり、また光源の寿命を長くさせることができる。
【００１５】
第６の発明は、特に第１の発明の酸素富化装置において、光電子発生材を電気的に接地させることにより、光電子発生材に紫外線を照射することで、光電効果が起こることにより、光電子が発生する。装置に入った空気中の分子や微粒子が、光電子を捕獲することによりマイナスイオン粒子となり、装置から出て空気中に放出される。一方、光電子を放出した光電子発生材は、光電子の放出箇所に正孔ができるが、導電性基材を電気的に接地することにより、すぐに正孔には電子が補充され電気的に中和される。すなわち、放出された光電子が正孔に戻りにくくなるため、発生するマイナスイオン粒子量が減少することなく安定して発生する。
【００１６】
第７の発明は、特に第１の発明の酸素富化装置において、光電子発生材を導電性基材上に設けることにより、光電放出によって光電子発生材に生じた正孔に電子を円滑に補充することができるので、発生するマイナス粒子量が減少することなく安定して発生させることができる。
【００１７】
第８の発明は、特に第１の発明の酸素富化装置において、光電子発生材を金、白金、銅、ステンレス、窒化チタンなどの仕事関数の小さい材料にすることによって、光電効果を効率的に行わせることができる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施例の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における酸素富化装置の断面図を示すものである。図１において、円筒状の光電子発生材１が酸素富化装置の内部の風路に設置されている。前記光電子発生材１は、金、白金、銀、銅、ステンレスの中から選ばれた１種類以上を使用している。光電子発生材１は導電性基材２の上に設置し、波長域が２５４ｎｍ以上の紫外線を照射できる光源３を光電子発生材１の内側に臨ませている。光電子発生材１は電気的な接地４がなされている。酸素富化膜モジュール５の出口に真空ポンプ６が接続され、真空ポンプ６の出口は光電子発生材１の内側に臨ませている。真空ポンプ６および光源３は制御回路７によって制御される。
【００２０】
以上のように構成された酸素富化装置について、以下その動作、作用を説明する。制御回路７によって、光源３および真空ポンプ６が作動する。光源３からの紫外線によって光電子発生材１から光電子が発生する。一方、空気入口８から流入した空気は、真空ポンプによって酸素富化膜モジュール６を透過する酸素が窒素よりも速いために、酸素の濃度が高くなる。−６０ｋＰａで、２０℃ならば３０％程度の酸素濃度になる。この酸素濃度が高くなった空気は、真空ポンプ６の出口から光電子発生材１の内側に供給されることになる。
【００２１】
以上のように、本実施の形態においては、酸素富化装置内部の風路にオゾンを発生させないマイナスイオン発生装置を配置することによって、酸素富化膜モジュール５から生じた高濃度の酸素を光電子発生材１の近傍に供給することができるので、オゾンを発生させることなく効率的にマイナスイオン粒子と高濃度酸素を供給することができる。
【００２２】
また、本実施の形態では、前記光電子発生材１は、金、白金、銀、銅、ステンレスの中から選ばれた１種類以上を使用している。これらの光電子発生材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を発生することができるため、マイナスイオン粒子を効率よく発生させることができる。
【００２３】
また本実施の形態では、電気的な接地４を光電子発生材１に施している。これによって、光電効果により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、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に吸着され、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ることがないので、マイナスイオン粒子を減少させることなく発生させることができる。
【００２４】
また本実施の形態では、制御回路７によって光源３の間欠運転を行える制御を取入れているので、マイナスイオン粒子を恣意的に供給でき、光源３の寿命も長くすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上のように、本発明にかかるマイナスイオン発生装置を備える酸素富化装置は、オゾンを発生させることなくマイナスイオンと酸素富化空気を供給できるので定置型空調機器や移動型空調機器（乗物用）や医療機器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるマイナスイオン発生装置を備える酸素富化装置の要部断面図
【符号の説明】
【００２７】
１  光電子発生材
２  導電性基材
３  光源
４  電気的な接地
５  酸素富化膜モジュール
６  真空ポンプ
７  制御回路
８  空気入口
９  空気出口
【図１】
2005112660.tif 000003