(57)【要約】【課題】簡単な構成で安全にイオンを検出できるイオン検出方法及びイオン検出装置を提供する。【解決手段】ｐＨに応じて発色の異なるフェノールフタレイン等の呈色試薬を含浸するとともに少なくとも一面の塗布面１２ａに炭酸ナトリウム等の金属アルカリ塩を塗布した検出片１２を備え、正イオンの接触による塗布面１２ａの変色によって正イオンを検出した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨに応じて発色の異なる呈色試薬を含浸するとともに少なくとも一面の塗布面に金属アルカリ塩を塗布した検出片と、前記検出片を収納して前記塗布面を露出できる容器とを備えたことを特徴とするイオン検出装置。
【請求項２】
前記呈色試薬がフェノールフタレインまたはメチルオレンジから成り、前記金属アルカリ塩が炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムまたは水酸化バリウムから成ることを特徴とする請求項１に記載のイオン検出装置。
【請求項３】
前記検出片を複数積層して前記容器内に収納するとともに、各前記塗布面に乾燥防止フィルムを配したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のイオン検出装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のイオン検出装置と、本体筐体に開口する吸込口と吹出口とを連結する送風通路と、前記送風通路内に配される送風機と、前記送風通路内に正イオン及び負イオンを放出するイオン発生装置とを備え、前記吹出口近傍に前記イオン検出装置を配置したことを特徴とする空気調和機。
【請求項５】
前記正イオンがＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）から成り、前記負イオンがＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）から成ることを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
【請求項６】
ｐＨに応じて発色の異なる呈色試薬を含浸するとともに少なくとも一面の塗布面に金属アルカリ塩を塗布した検出片を備え、正イオンの接触による前記塗布面の変色によって正イオンを検出することを特徴とするイオン検出方法。
【請求項７】
前記正イオンがＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）から成ることを特徴とする請求項６に記載のイオン検出方法。
【請求項８】
前記呈色試薬がフェノールフタレインまたはメチルオレンジから成り、前記金属アルカリ塩が炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムまたは水酸化バリウムから成ることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のイオン検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気中のイオンを検出するイオン検出方法、イオン検出装置及びそれを用いた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１にはイオン発生装置を備えた空気調和機が開示される。この空気調和機はイオン発生装置で発生した正イオンと負イオンとを含む気流を吹出口から室内に送出し、室内の殺菌を行う。この時、イオンを目視できないため、イオン発生装置の故障等によってイオンの送出が停止された場合であっても使用者が故障を判別することができない。このため、イオンを検出するイオン検出装置を設けることによってイオンが送出されているか否かを使用者が判別することができる。
【０００３】
非特許文献１や特許文献２にはゲルディエン法（Gerdien Condenser）によってイオンを検出するイオン検出装置が開示される。このイオン検出装置は電界を加えた二重円筒や平行平板に送り込む気中のイオンを電気的に捕らえて検出する。
【０００４】
また、特許文献３、４には微粒子にレーザ光を照射し、その散乱光を観測して微粒子を検知する方法が開示される。特許文献５には大気を吸引して透明部材に気中の微粒子を付着させ、その透明部材に垂直に入射させたレーザ光の透過率を監視して微粒子を検知する方法が開示される。これらの装置を用いてイオンを検出することが可能である。
【０００５】
また、非特許文献２、３には、無機・有機の赤外活性種の化学組成分析に用いられる赤外分光法によるイオンの検知装置が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−５８７３１号公報（第３頁−第５頁、第１図）
【特許文献２】特開２００３−４７８６号公報（第３頁−第５頁、第１図）
【特許文献３】特開平４−１７７１４９号公報（第２頁−第６頁、第１図）
【特許文献４】特開２００５−６２０５５号公報（第５頁−第７頁、第１図）
【特許文献５】特開２００３−３２９５８７号公報（第３頁−第５頁、第１図）
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】中江  茂, "エアロゾル研究", 1987年, Vol.2(2), p.111-6
【非特許文献２】Y.J.Chabal, "Surface Science Reports", 1988, 8, p.211
【非特許文献３】G.S.Higashi 他, "Applied Physics Letters", 1990, 56, p.656
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１や特許文献２に開示されるゲルディエン法を用いたイオン検出装置によると、二重円筒等に電界を加えるため装置が大型で複雑になる問題があった。また、イオンが測定部を通過する必要があるため、サイズが大きく移動度の小さいイオンの測定が困難になる問題もあった。
【０００９】
また、特許文献３〜５に開示されたレーザ光を用いたイオン検出装置によると、レーザ光を照射するため装置が大型で複雑になる問題があった。また、ナノメートルレベルの微小な小イオンを検出するには紫外光やＸ線等の人体に有害な光を用いる必要がある。このため、人体への危険性が大きくなるとともに、これらの光は高エネルギーであるためイオンを変化させて正確に検出できない恐れもある。
【００１０】
また、非特許文献２、３に開示された赤外分光法によるイオン検出装置によると、光源、集光レンズ、鏡、干渉計等を介してインターフェログラムという合成波スペクトルをフーリエ変換する機構が必要になる。従って、装置が大型で複雑になる問題があった。
【００１１】
本発明は、簡単な構成で安全にイオンを検出できるイオン検出方法及びイオン検出装置を提供することを目的とする。また本発明は、簡単な構成で安全にイオンを検出できるイオン検出装置を備え、イオンの送出を容易に判別できる空気調和機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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明のイオン検出装置は、ｐＨに応じて発色の異なる呈色試薬を含浸するとともに少なくとも一面の塗布面に金属アルカリ塩を塗布した検出片と、前記検出片を収納して前記塗布面を露出できる容器とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
この構成によると、呈色試薬を含浸した検出片の塗布面が金属アルカリ塩によって所定色に発色する。露出した塗布面にＨ+イオンが接触すると呈色試薬が変色して異なる色に発色し、イオンが検出される。
【００１４】
また本発明は、上記構成のイオン検出装置において、前記呈色試薬がフェノールフタレインまたはメチルオレンジから成り、前記金属アルカリ塩が炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムまたは水酸化バリウムから成ることを特徴としている。
【００１５】
この構成によると、例えば、フェノールフタレインを含浸した検出片の塗布面が炭酸ナトリウム等によって発生するＯＨ-イオンによってアルカリ性となり、赤色〜赤紫色に発色する。Ｈ+イオンが塗布面に接触するとＯＨ-イオンが中和され、塗布面が薄い赤色〜無色に変色する。
【００１６】
また本発明は、上記構成のイオン検出装置において、前記検出片を複数積層して前記容器内に収納するとともに、各前記塗布面に乾燥防止フィルムを配したことを特徴としている。この構成によると、乾燥防止フィルムを剥がして露出した塗布面にイオンが接触して検出される。イオンを検出すると使用済の検出片が廃棄され、他の検出片を用いて次回のイオン検出が行われる。
【００１７】
また本発明の空気調和機は、上記構成のイオン検出装置と、本体筐体に開口する吸込口と吹出口とを連結する送風通路と、前記送風通路内に配される送風機と、前記送風通路内に正イオン及び負イオンを放出するイオン発生装置とを備え、前記吹出口近傍に前記イオン検出装置を配置したことを特徴としている。
【００１８】
この構成によると、吹出口から正イオン及び負イオンが送出され、室内の殺菌が行われる。吹出口近傍に配されるイオン検出装置の検出片がイオンの送出によって変色し、イオンが送出されているか否かを使用者が判別することができる。
【００１９】
また本発明は、上記構成の空気調和機において、前記正イオンがＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）から成り、前記負イオンがＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）から成ることを特徴としている。
【００２０】
この構成によると、Ｈ+（Ｈ2Ｏ）ｍ及びＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎは互いに化学反応し、酸化力の高い過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）やヒドロキシラジカル（・ＯＨ）から成る活性種が生成される。イオンにより生成された活性種によって空気中の微生物やウィルスが殺菌される。また、検出片の塗布面はＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍに含まれるＨ+が接触して変色する。
【００２１】
また本発明のイオン検出方法は、ｐＨに応じて発色の異なる呈色試薬を含浸するとともに少なくとも一面の塗布面に金属アルカリ塩を塗布した検出片を備え、正イオンの接触による前記塗布面の変色によって正イオンを検出することを特徴としている。
【００２２】
この構成によると、呈色試薬を含浸した検出片の塗布面が金属アルカリ塩によって所定色に発色する。露出した塗布面に正イオンが接触すると呈色試薬が変色して異なる色に発色し、正イオンが検出される。
【００２３】
また本発明は、上記構成のイオン検出方法において、前記正イオンがＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）から成ることを特徴としている。この構成によると、塗布面はＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍに含まれるＨ+が接触して変色する。
【００２４】
また本発明は、上記構成のイオン検出方法において、前記呈色試薬がフェノールフタレインまたはメチルオレンジから成り、前記金属アルカリ塩が炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムまたは水酸化バリウムから成ることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のイオン検出方法及びイオン検出装置によると、呈色試薬を含浸して一面に金属アルカリ塩を塗布した検出片の変色によって簡単な構成で安全にイオンを検出することができる。
【００２６】
また本発明の空気調和機によると、簡単な構成で安全にイオンを検出できるイオン検出装置を備え、イオンの送出を容易に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態の空気調和機を示す側面断面図
【図２】本発明の第１実施形態の空気調和機のイオン発生装置を示す分解斜視図
【図３】本発明の第２実施形態のイオン発生装置を示す斜視図
【図４】本発明の第２実施形態のイオン発生装置を示す正面断面図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の空気調和機の側面断面図を示している。空気調和機１は床面上に立設される本体筐体２の背面に吸込口３を開口して上面に吹出口４を開口する。
【００２９】
本体筐体２内には吸込口３と吹出口４とを連結する送風通路５が形成される。送風通路５内には遠心ファン等により形成された送風機７が配される。送風機７の駆動によって吸込口３から送風通路５に外気が流入し、吹出口４から送出される。吸込口３には塵埃を捕集するフィルタ６が設けられ、吹出口４には風向を可変するルーバー４ａが設けられる。
【００３０】
送風機７と吹出口４との間にはイオン発生装置８が配される。イオン発生装置８は一対の電極（不図示）を有し、一方の電極に正の高圧パルス電圧を印加して他方の電極に負の高圧パルス電圧を印加する。この時、電極の放電により生成されたプラズマによって空気中の酸素（Ｏ2）や水（Ｈ2Ｏ）等の分子がエネルギーを受ける。
【００３１】
印加電圧が正電圧の電極の放電によって空気中の水分子が電離して水素イオン（Ｈ+）を生成する。この水素イオンが溶媒和エネルギーにより空気中の水分子とクラスタリングしてＨ+（Ｈ2Ｏ）ｍ（ｍは任意の自然数）から成る正イオンを主として発生する。
【００３２】
印加電圧が負電圧の電極の放電によって空気中の酸素分子または水分子が電離して酸素イオンＯ2-を生成する。この酸素イオンが溶媒和エネルギーにより空気中の水分子とクラスタリングしてＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎ（ｎは任意の自然数）から成る負イオンを主として発生する。
【００３３】
Ｈ+（Ｈ2Ｏ）ｍ及びＯ2-（Ｈ2Ｏ）ｎは空気中で式（１）〜（３）に示すように、衝突により酸化力の大きい活性種であるヒドロキシラジカル（・ＯＨ）や過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を微生物等の表面上で凝集生成する。ここで、ｍ’、ｎ’は任意の自然数である。これにより、空気中の微生物やウィルスを破壊して殺菌することができる。
【００３４】
Ｈ+(Ｈ2Ｏ)ｍ＋Ｏ2-(Ｈ2Ｏ)ｎ→・ＯＨ＋1/2Ｏ2＋(ｍ＋ｎ)Ｈ2Ｏ  ・・・（１）
Ｈ+(Ｈ2Ｏ)ｍ＋Ｈ+(Ｈ2Ｏ)ｍ’＋Ｏ2-(Ｈ2Ｏ)ｎ＋Ｏ2-(Ｈ2Ｏ)ｎ’
→ 2・ＯＨ＋Ｏ2＋(ｍ＋ｍ'＋ｎ＋ｎ')Ｈ2Ｏ ・・・（２）
Ｈ+(Ｈ2Ｏ)ｍ＋Ｈ+(Ｈ2Ｏ)ｍ’＋Ｏ2-(Ｈ2Ｏ)ｎ＋Ｏ2-(Ｈ2Ｏ)ｎ’
→ Ｈ2Ｏ2＋Ｏ2＋(ｍ＋ｍ'＋ｎ＋ｎ')Ｈ2Ｏ ・・・（３）
【００３５】
吹出口４の近傍にはイオン検出装置１０が配される。図２はイオン検出装置１０の分解斜視図を示している。イオン検出装置１０は一面に開口部１１ａを有した箱状の容器１１内に複数の検出片１２が乾燥防止フィルム１３を介して積層して収納される。イオン検出装置１０は開口部１１ａが前方に面して吹出口４の背壁に設置される。容器１１内には検出片１２及び乾燥防止フィルム１３の開口部１１ａからの落下を防止する突起等が設けられる。
【００３６】
検出片１２は含水性の紙や樹脂フィルム等により形成され、フェノールフタレインの溶液を含浸する。該溶液の溶媒としてエタノールと水との混合溶媒が一般に用いられる。検出片１２は容器１１の開口部１１ａに臨む塗布面１２ａに炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）が塗布される。樹脂フィルムにより形成される乾燥防止フィルム１３は塗布面１２ａに密着して貼り付けられ、検出片１２の乾燥を防止する。
【００３７】
フェノールフタレインはｐＨに応じて発色の異なる呈色試薬であり、ｐＨが約８．０〜９．６の範囲で赤色〜赤紫色に発色してそれ以外の範囲で無色となる。塗布面１２ａに塗布された炭酸ナトリウムは式（４）に示すように解離して炭酸イオン（ＣＯ32-）を形成する。炭酸イオンは式（５）に示すように水と反応して炭酸水素イオン（ＨＣＯ3-）及び水酸基イオン（ＯＨ-）を生成する。この水酸基イオンによって塗布面１２ａがアルカリ性となり、赤色〜赤紫色に発色する。
【００３８】
Ｎａ2ＣＯ3  →  ２Ｎａ+  ＋  ＣＯ32-  ・・・（４）
ＣＯ32-  ＋  Ｈ2Ｏ  →  ＨＣＯ3-  ＋  ＯＨ-  ・・・（５）
【００３９】
また、乾燥防止フィルム１３を剥離して塗布面１２ａに水素イオン（Ｈ+）が接触すると、式（６）に示すように水素イオンが水酸基イオンを中和する。これにより、塗布面１２ａは薄い赤色〜無色に発色する。
【００４０】
ＯＨ-  ＋  Ｈ+  →  Ｈ2Ｏ  ・・・（６）
【００４１】
上記構成の空気調和機１において、送風機７及びイオン発生装置８が駆動されると、矢印Ａ１に示すように吸込口３を介して送風通路５内に外気が流入する。この時、外気に含まれる塵埃がフィルタ６により捕集される。送風通路５の送風機７と吹出口４との間にはイオン発生装置８から正イオン及び負イオンが放出される。
【００４２】
矢印Ａ２に示すように送風通路５を流通する空気にはイオン発生装置８から放出された正イオン及び負イオンが含まれる。そして、矢印Ａ３に示すようにルーバー４ａにより設定される方向に吹出口４から正イオン及び負イオンを含む空気流が送出される。これにより、空気中の微生物やウィルスを殺菌して空気を清浄化することができる。
【００４３】
この時、イオン検出装置１０の乾燥防止フィルム１３を剥離すると上層の検出片１２の塗布面１２ａが露出する。イオン発生装置８により発生した正イオン及び負イオンが吹出口４から送出されると、検出片１２に接触する。これにより、クラスタリング前の水素イオンやクラスタリング後の正イオンに含まれる水素イオンが水酸基イオンと中和し、検出片１２が変色する。使用者は検出片１２の変色を開口部１１ａを介して視認して水素イオンの送出を簡単に判別することができる。
【００４４】
イオン検出装置１０によるイオンの検出が終了すると、使用者によって上層の使用済の検出片１２が剥離して廃棄される。容器１１内に収納された複数の検出片１２によって複数回のイオンの検出を行うことができる。また、乾燥防止フィルム１３を貼着した検出片１２を追加して容器１１内にストックすることができる。
【００４５】
尚、イオン検出装置１０の検出片１２の塗布面１２ａに炭酸ナトリウムを塗布しているが、他の金属アルカリ塩を塗布してもよい。例えば、水酸化ナトリウムや水酸化バリウム等を用いることができる。また、フェノールフタレインの溶液を検出片１２に含浸しているが、他の呈色試薬を含浸してもよい。例えば、ｐＨが約４を境界に赤色と黄色とに発色が異なるメチルオレンジ等を用いることができる。
【００４６】
本実施形態のイオン検出装置１０によると、呈色試薬を含浸して一面に金属アルカリ塩を塗布した検出片１２の変色によって簡単な構成で安全にイオンを検出することができる。この時、サイズの大小に拘わらず、小イオン及び大イオンを検出することができる。従って、空気調和機１の吹出口４からイオンが送出されているか否かを使用者が容易に判別することができる。
【００４７】
また、呈色試薬がフェノールフタレインまたはメチルオレンジから成り、金属アルカリ塩が炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムまたは水酸化バリウムから成るので、イオンを検出する検出片１２を安価に形成することができる。
【００４８】
また、検出片１２を複数積層して容器１１内に収納し、各塗布面１２ａに乾燥防止フィルム１３を配したので、複数回のイオンの検出を簡単に行うことができるとともに、検出片１２の乾燥を防止することができる。
【００４９】
本実施形態において、容器１１の開口部１１ａを開閉する蓋を設け、蓋を開いてイオンの検出を行ってもよい。これにより、イオン検出装置１０の不使用時に容器１１内を密閉し、検出片１２の乾燥をより確実に防止することができる。また、蓋を透明に形成し、開かれた蓋が所定時間経過時に閉じられるようにするとより望ましい。これにより、検出片１２の塗布面１２ａがイオンに接触する時間を一定にすることができ、発色の濃淡によってイオンの濃度を判別することができる。
【００５０】
次に、図３、図４は第２実施形態のイオン検出装置の斜視図及び側面断面図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図２に示す第１実施形態と同様の部分は同一の符号を付している。本実施形態のイオン検出装置２０は携行可能な容器２１内に第１実施形態と同様の検出片１２及び乾燥防止フィルム１３が積層して収納される。
【００５１】
容器２１は樹脂等により形成され、開口部２１ａを介して乾燥防止フィルム１３を剥離して検出片１２が露出する。容器２１にはチェーンや留め具を取り付けてイオン検出装置２０を衣服等に装着してもよく、両面テープや磁石を取り付けて既存の機器に装着してもよい。これにより、既存の機器から発生するイオンの検出や、使用者の周囲のイオンの検出を容易に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によると、イオンを検出するイオン検出装置や、イオン発生装置を備えた空気調和機等の機器に利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１    空気調和機
２    本体筐体
３    吸込口
４    吹出口
５    送風通路
６    フィルタ
７    送風機
８    イオン発生装置
１０、２０    イオン検出装置
１１、２１    容器
１２    検出片
１３    乾燥防止フィルム
【図１】
2012122820.tif 000003
【図２】
2012122820.tif 000004
【図３】
2012122820.tif 000005
【図４】
2012122820.tif 000006