(57)【要約】【課題】イオン発生装置において電界放出が従来に比較して効率良くなされるようにし、且つ、イオン発生電極の寿命を長くすることを目的とする。【解決手段】イオン発生電極は、先端に針状部１３を有する電極本体１２と、電極本体に形成されたニッケルメッキ膜２０とよりなる。ニッケルメッキ膜は、カーボンナノチューブ２１を含んでいる。カーボンナノチューブは、その軸線２１ａが、電極本体の軸線１１と平行となるように配向してある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン発生装置に設けられて電圧を印加されるイオン発生電極において、
先端に針状部を有する電極本体と、
該電極本体に形成されたメッキ膜とよりなり、
該メッキ膜は、カーボンナノチューブを含んでいる構成であることを特徴とするイオン発生電極。
【請求項２】
請求項１に記載のイオン発生電極において、
前記メッキ膜内の前記カーボンナノチューブは、その軸線が、前記イオン発生電極の軸線と平行となるように配向してある構成であることを特徴とするイオン発生電極。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のイオン発生電極において、
前記カーボンナノチューブは、単層構造或いは多層構造であることを特徴とするイオン発生電極。
【請求項４】
イオン発生電極と該イオン発生電極に電圧を印加する手段とよりなるイオン発生装置において、
前記イオン発生電極として、請求項１乃至請求項３のうち何れか一項に記載のイオン発生電極を設けた構成としたことを特徴とするイオン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイオン発生電極に係り、特にイオン発生装置に設けてあるイオン発生電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン発生装置は、イオン発生電極に電圧を印加することにより電界を放出し、電界が空気中の水分に作用して、イオンを発生する装置である。このイオン発生装置は、エアーコン、空気清浄機等に組み込まれて使用されており、また、フィルムや紙のシート類，食品容器など塵埃の付着を嫌う製品の製造の現場で使用されている。
【０００３】
イオン発生電極は、電界放出時の発熱および生成されたイオンのスパッタリング作用により消耗が加速するため、寿命が短くなってしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、消耗を減らして寿命を延ばすために、イオン発生電極に、カーボンナノチューブを分散させたカーボン接着剤を塗布し、カーボンナノチューブ含有膜を設ける構成が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−３３１２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、カーボンナノチューブを含有したカーボン接着剤は機械的強度が弱く、イオンのスッパッタリング作用に対して耐久性が充分でなく、消耗減少、寿命延長の効果が十分に期待出来ないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたイオン発生電極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】
本発明は、イオン発生装置に設けられて電圧を印加されるイオン発生電極において、
先端に針状部を有する電極本体と、
該電極本体に形成されたメッキ膜とよりなり、
該メッキ膜は、カーボンナノチューブを含んでいる構成である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、カーボンナノチューブを含んでいる膜がメッキ膜であることによって、イオンのスッパッタリング作用に対しての耐久性が良好となり、消耗がしにくくなって、寿命を延ばすことが出来る。また、電極本体に形成されたメッキ膜がカーボンナノチューブを含んでいる構成であるため、電圧が各カーボンナノチューブの端に集中することによって、電界放出を起こすためにイオン発生電極に印加する電圧を従来に比較して低い電圧とすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は本発明の実施例1になるイオン発生電極１０を示す。イオン発生電極１０は、電極本体１２の表面に、単層構造のカーボンナノチューブを含むニッケルメッキ膜２０を有する構成である。１１はイオン発生電極１０（電極本体１２）の軸線である。
【００１１】
電極本体１２は、タングステン或いはチタン製であり、先端に針状部１３を有する。
【００１２】
ニッケルメッキ膜２０内において、単層構造カーボンナノチューブ２１（図２参照）は、その軸線２１ａが、イオン発生電極１０の軸線１１と平行となる向きで配向されている。
【００１３】
単層構造カーボンナノチューブ（SWCNT：Single  Walled  Carbon  Nano  Tube）２１は、図２に示すように、炭素６員環が連なったグラファイトの１層（グラフェンシート）２２を丸めた円筒状のもので、直径が１nm程度から数１０nm程度、長さが約１μm程度である微細で鋭い先端と大きいアスペクト比（長さＬ/直径Ｄ比）を持つ物質である。２１ａは軸線である。
【００１４】
図３は電極本体１２の表面にニッケルメッキ膜２０を形成する電解メッキ装置３０を示す。
【００１５】
メッキ槽３１の上側には電磁石４０が、メッキ槽３１の下側には電磁石４１が配置してある。即ち、メッキ槽３１を上下から挟むように電磁石４０、４１が配置してある。上下方向がＺ方向である。
【００１６】
メッキ槽３１内には、単層構造カーボンナノチューブ２１が添加されたニッケルメッキ液３２を貯留してある。電極本体１２とニッケル素材３３とをニッケルメッキ液３２内に浸け、電極本体１２については針状部１３がＺ２側を向いた垂直の姿勢とし、両者間に電源３５を接続する。また、電磁石４０、４１に通電され、電磁石４０は下面がＮ極、電磁石４１は上面がＳ極となるように駆動され、メッキ槽３１には磁力線４２がＺ２方向に向く磁界が形成される。
【００１７】
これによって、電極本体１２の表面には、ニッケルが単層構造カーボンナノチューブ２１と共に析出され、ニッケルメッキ膜２０が形成される。なお、メッキ槽３１内において、単層構造カーボンナノチューブ２１は、その軸線２１ａが電磁石４０、４１によって形成された磁界の磁力線と平行となる向きに配向される。よって、単層構造カーボンナノチューブ２１はその軸線２１ａがＺ方向を向いた状態で取り込まれ、図１に示すように、ニッケルメッキ膜２０内において、単層構造のカーボンナノチューブ２１は、その軸線２１ａが、イオン発生電極１０の軸線１１と平行となる向き、換言すれば、イオンの発生を促す電界放出の方向と平行となる向きに配向されている。
【００１８】
図４（Ａ）は上記構成のイオン発生電極１０が組み込んであるイオン発生装置５０を示す。このイオン発生装置５０は、イオン発生電極１０が筒部５１の中心に配置して設けてあり、針状部１３が筒部５１の端に露出している構成である。イオン発生装置５０の内部には、図５に示すイオン発生回路６０が組み込んである。イオン発生回路６０は、商用の交流電源６１よりの交流を直流にする整流回路６２と、印加電圧の周波数を調整するための発振回路６３と、電圧増幅回路６４と、イオン発生電極１０に印加する電圧を調整する電圧調整回路６５とよりなる。
【００１９】
電圧調整回路６５によって調整された電圧がイオン発生電極１０に印加されると、針状部１３の先端部１４に１０７〔V/cm〕程度の強い電界がかかり、電子を固体内に閉じ込めている表面のポテンシャル障壁が薄くなり、電子がトンネル効果により、外部に放出される電界放出現象が起こる。電界放出は図５に示すようにイオン発生電極１０の軸線１１の方向に発生する。この電界放出により外部に放出された電子が水分子に衝突することによって、水分子が電離し、マイナスイオンとしてのO２−と、プラスイオンとしてのH＋が生成されて、イオンが発生する。
【００２０】
ここで、イオン発生電極１０の針状部１３の先端部１４は前記の単層構造のカーボンナノチューブ２１が配向されて含まれているニッケルメッキ膜２０を有するため、このニッケルメッキ膜２０を有しない従来のイオン発生電極の針状部の先端部に印加する電圧に比べて低い電圧が印加された状態で、電界放出が起きる。即ち、電界放出は従来に比較して効率良くなされる。
【００２１】
低い電圧の印加によって電界放出が起きる理由は、第１には、単層構造のカーボンナノチューブ２１自体が先端が微細で鋭い形状であり、各単層構造のカーボンナノチューブ２１の端に電界集中が起きるからであり、第２には、カーボンナノチューブ２１がイオンの発生を促す電界放出の方向と平行となる向きに配向されており、電界集中が起きるカーボンナノチューブ２１の端が電界放出の方向を向いて揃っているからと考えられえる。
【００２２】
また、カーボンナノチューブ２１自体が熱放射性，耐イオン性が優れており、イオン発生電極１０の針状部１３の先端部１４が単層構造のカーボンナノチューブ２１が配向されて含まれているニッケルメッキ膜２０によって覆われていることによって、このニッケルメッキ膜２０を有しない従来のイオン発生電極に比較して、電界放出時の発熱および生成されたイオンのスパッタリング作用によるイオン発生電極の消耗が低減される。よって、イオン発生電極１０は従来に比較して寿命が長い。
【００２３】
図４（Ｂ）は上記構成のイオン発生電極１０が組み込んである別のイオン発生装置５０Ａを示す。このイオン発生装置５０Ａは、図４（Ａ）に示すイオン発生装置５０に、エア供給口５５及び送風機５６が追加してある構成である。送風機５６が駆動され、空気がエア供給口５５に送り込まれてイオン発生電極１０の個所から吹き出す。イオン発生電極１０の先端付近で生成されたマイナスイオン及びプラスイオンは、吹き出した空気に乗ってイオン発生装置５０Ａから送り出される。
【００２４】
ニッケルメッキ膜２０に代えて、亜鉛メッキ膜でもよい。
【００２５】
また、ニッケルメッキ膜２０は、その内部に、単層構造のカーボンナノチューブ２１と多層構造カーボンナノチューブ２５とが混在している構成でもよい。
【００２６】
また、ニッケルメッキ膜２０は、電極本体１２のうち先端の針状部１３にだけ形成されている構成でもよい。
【実施例２】
【００２７】
次に本発明の別の実施例になるイオン発生電極について説明する。
【００２８】
図６は本発明の実施例２になるイオン発生電極１０Ａを示す。イオン発生電極１０Ａは、タングステン或いはチタン製であり、先端に針状部１３を有する電極本体１２の表面に、多層構造のカーボンナノチューブが添加されたニッケルメッキ膜２０Ａを有する構成である。
【００２９】
多層構造カーボンナノチューブ（MWCNT：Multi  Walled  Carbon  Nano  Tube）２５は、図７に示すように、炭素６員環が連なったグラファイトの複数の層（グラフェンシート）２６が同心筒状に丸めた同心筒状のもので、直径が１nm程度から数１０nm程度、長さが約１μm程度である微細で鋭い先端と大きいアスペクト比（長さＬ/直径Ｄ比）を持つ物質である。２５ａは軸線である。
【００３０】
図６に示すように、ニッケルメッキ膜２０Ａ内において、多層構造カーボンナノチューブ２５は、その軸線２５ａが、イオン発生電極１０Ａの軸線１１と平行となる向きで配向されている。この配向は、図３に示す電磁石４０、４１を備えた電解メッキ装置３０によって前記と同様にして形成される。
【００３１】
このイオン発生電極１０Ａも、前記のイオン発生電極１０と同じく、従来のものに比較して電界放出が効率良くなされ、及び、寿命が長い。
【００３２】
ニッケルメッキ膜２０Ａに代えて、亜鉛メッキ膜でもよい。
【実施例３】
【００３３】
図８は本発明の実施例３になるイオン発生電極１０Ｂを示す。
【００３４】
ニッケルメッキ膜２０Ｂは単層構造カーボンナノチューブ２１或いは多層構造カーボンナノチューブ２５を配向されない状態で有している構成である。
【００３５】
このイオン発生電極１０Ｂも、カーボンナノチューブ２１（２５）を含むニッケルメッキ膜２０Ｂを有しない従来のものに比較して電界放出が効率良くなされ、及び、寿命が長い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１になるイオン発生電極を示す図である。
【図２】単層構造カーボンナノチューブを示す図である。
【図３】単層構造カーボンナノチューブを含むニッケルメッキを行なう電解メッキ装置を示す図である。
【図４】イオン発生装置を示す図である。
【図５】イオン発生装置の電気回路のブロック図である。
【図６】本発明の実施例２になるイオン発生電極を示す図である。
【図７】多層構造カーボンナノチューブを示す図である。
【図８】本発明の実施例３になるイオン発生電極を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０、１０Ａ，１０Ｂ  イオン発生電極
１１  軸線
１２  電極本体
１３  針状部
１４  先端部
２０、２０Ａ、２０Ｂ  ニッケルメッキ膜
２１  単層構造カーボンナノチューブ
２１ａ  軸線
２５  多層構造カーボンナノチューブ
２５ａ  軸線
３０  電解メッキ装置
４０，４１  電磁石
５０、５０Ａ  イオン発生装置
【図１】
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【図２】
2007157588.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007157588.tif 000007
【図６】
2007157588.tif 000008
【図７】
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【図８】
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