極東極楽 ごくとうごくらく

豊饒なセカンドライフを求め大還暦までの旅日記

銀河系と蛸壺

2011年09月24日 | WE商品開発


 

 

 名古屋大学が参加した国際研究グループによる実験で、素粒子の1つニュートリノが
光より速いという結果が出たと発表。アインシュタインの相対性理論では、質量のあ
る物質は光より遅いとされるため矛盾し今後、論議を呼ぶ。CERN=ヨーロッパ合
同原子核研究機関など、各国の研究機関で作る国際共同研究グループが実験では素粒
子の1つニュートリノをスイス・ジュネーブ郊外にあるCERNの研究所から発射し、
730キロ離れたイタリア中部にある地下の研究所で観測して速度を測定。2つの研究所
の間の距離を精密に測り、時計も高精度に同期させたうえで、3年間、1万5000回に上
る観測結果を解析したところ、光の速さで予想される時間よりも1億分の6秒=60ナ
ノ秒早く到着したという。

※まぁ、ここは精査の後じっくりと議論しようではないか。^^; 

 
そう、折角の製品なのだがオゾン対策が抜けていることが問題にされている。これは
製造責任(PL法)に抵触する可能があると、老婆心でピンポイント検索に切り替え
る。

一般には、イオナイザーとは雰囲気中の空気をイオン化させ、発生させたイオンによ
り静電気を中和する装置のことで発生した静電気を取り除く(除電)する装置をさす。
イオナイザーはプラス、マイナスそれぞれの極性を持ったイオンを発生させるがイオ
ナイザーの持つプラスイオン、マイナスイオンのバランスが0Vに近いほど精度の高
い除電ができ、イオンバランスが崩れると、逆帯電や完全な除電ができないなど安定
した除電ができなくなる。また、早ければ早いほど帯電(発生)した静電気を早く除去
することができるが、これは静電気を除去(中和)する速度といいイオナイザーの性能
を表す。除電方式は大きく分けると(1)軟紫外線照射(電磁波や放射線なども同様
の効果をもつ)と(2)コロナ放電方式:一般には放電針と呼ばれる針の先端に高電
圧を印加し、コロナ放電を発生させて空気をイオン化し、発生させたイオンを送風機
などにより帯電物に吹き付けることで静電気を中和させます。 電圧の印加方法により
DC、AC、パルスDC 、パルスACなどの種類がある。(1)はメンテンテナスはランプ交
換のみ、(2)は針清掃が必要で一般的には1~4週間毎の清掃が目安とか。

ところで、眼が覚め時計をみると午前4時、テレビをつけるとどこも通販の映像が流
されていて、健康グッズや健康サプリメントの類が多いのか、空気清浄器の「イオニ
ックブリーズ」が目にとめまり、ブラスの分極板に埃類を吸着する方式で、メンテナ
ンスも簡単そうで(静電塗装機などとして汎用されていて珍しいものではない)、眼
が覚めたついでにと、マイピーシーで下調べをはじめる

【オゾン対策がない】

 慢性的なオゾンの曝露で呼吸器系疾患の死亡率が上昇するとの報告を見ました
 (New England Journal of Medicine 360: 1085-95.2009)。少々気になって
 ネットを検索したところ、オゾン発生装置の宣伝とオゾンホールの話題がほとん
 どでした。 アメリカの胸部疾患学会にあたるALAは、地上レベルオゾン基準の
 未達成地域を公表し、自治体に改善措置を要求したり、オゾンの健康被害に関し
 て、環境庁に当たるEPA(Environmental Protection Agency)を相手に訴訟を起
  こすなどして規制に懸命になっています(中略)オゾンは酸素原子が3つ連結し
 たもので、生臭い刺激臭をもつ有毒物質です。広義には、活性酸素に含まれます。
 腐食性が高いため、車のタイヤなどは電気設備近くには保管しないようにとメー
 カーは指示しています(モーターなどから発生し、合成ゴムを侵す:オゾンクラ
 ッキング)。過去100年間に、対流圏オゾンは地球規模で増加し続けており、植
  物への影響や健康被害が危惧されています。基準値は国によって違っていますが、
 日本では、1時間平均値で60ppb(10億分の1)以下となっているようです。とこ
 ろが、日本ではオゾンの有害性は話題にならず、発生装置の販売は野放し状態で
 す。以前は"マイナスイオン"などという詐欺が横行し、今は、オゾンによる殺菌
 機能・空気清浄が宣伝され、病院用にまで販売されているようです。医師ともあ
 ろう人たちが、わざわざ、室内空気を汚染して健康被害を与える可能性の高い物
 質を、病院内の患者に曝露させるというのでしょうか。

                   『ゾンの有害性に無関心な日本人』 


この他にも『オゾンの有害性評価』(市民のための環境学ガイド)など批判的な記事
も掲載されているし、実際にモニタリングしてい報告(臭い、ゴム製品の腐食紊乱)
しているブログもある。オゾンは、過酸化水素とは異なり分解されやすい特性を持っ
ているのでしかるべき処置をすれば問題がなく、またこのメーカ(?)の方式の長所
すなわち、(1)構造がシンプル(2)メンテが簡単(3)コストが安いという側面
を生かすことの方がメリットがあるように思える。

※「色々悪評が広まっているので、今から買う人も少ないと思いますが、私はこのシ
 リーズの3.0とクアドラを購入して使用しましたので、 その感想を記述しておき
 ます。静音性と、フィルターが要らない所に魅力を感じて購入したのですが、両方
 に総じて言える決定的問題は、壊れやす過ぎるという点です。通常の空気清浄機と
 違い、ヨゴレを内部の集塵板に集める形式ですが、汚れるのは集塵板に留まらず、
 イオニックブリーズ周辺全てに及びます。本体内部、果ては半径30cm周辺の壁
 にまでです。機械ですので当然、そのヨゴレの影響でまともに機能しなくなるわけ
 です。2台とも数ヶ月で異音がするようになり、半年前後で壊れました。寿命は、
 部屋の汚さと反比例するもので、タバコを吸う人は 使い捨てと考えるべきでしょう。
 ただ、異音がするとは言え、ファン式の空気清浄機よりは静かですし、 高い所に
 設置すれば、タバコの煙などをしっかり除去してくれます。 壊れ易い点を除けば、
 非常に気に入っているだけに、残念です。 ちなみに、オゾン臭はかなりキツイで
 す。 長時間使用したブラウン管テレビを消した際に、テレビの裏側から 匂うアレ
 です」            

  


※「Extended follow-up and spatial analysis of the American Cancer Society study linking parti
   
culate air pollution and mortality
※「Long-Term Ozone Exposure and Mortality Vol. 360:(11) 1085-1095 March 12, 2009


【オゾンレス対策】 

オゾンは分解されやすいので、銅金属を触媒にしたフィルターと接触させ分解する方
法がありこれを負荷すれば除外後の濃度だけが問題となる。ここでは10ppb以下が目
標値にあろう。また、下記の特許事例では、放電により生まれるイオンの極性と、放
電部の極性は一致し、
例えば+のイオンは+の放電部から生まれ、逆に-のイオンは
-の放電部から生まれるが、直流電圧を印加した場合は、極性は常に普遍であるが、
交流電圧を印加した場合は、+と-が常時入れ替わる。したがって、イオンは常に放
電部14と同極性であるから、イオン18はクーロンの反発力を受けて、放電部14から飛
翔する。一方、放電により発生する副産物のオゾン、その他浮遊物は無極性であり、
放電部14との間に静電引力や静電斥力が働かず発生したオゾン、その他浮遊物は放電
部14の近傍に漂い、その場所に気流があればその気流に乗って動く
ことを利用し、放
電部を収容するケース12を外部から吸引して負圧にすればイオン放射口12aから外部
の空気を吸いこむという原理だ。漂っているオゾン、その他浮遊物は吸引された気流
に乗り、イオンとは逆方向に流れ、オゾン等吸引口12bを通して回収される。



【符号の説明】

10 除電器 12 ケース(第1ケース)12a イオン放射口 12b オゾン吸引口
14 放電部 16 オゾン、その他浮遊物 18 イオン 20 送風源 22 対向電極
24 ケース(第2ケース)




これは一見すと申し分ないのだが、別途、集塵部が必要となりコストアップ要因にな
り家庭用としては普及しずらい。「イオニックブリーズ」の動作原理は、基本的にコ
ロナ放電と静電力により空気流体を作り出す方式で、効率を向上し、大出力、スパー
ク、
オゾンの生成の低減などが特長。ところが、コントロールが大変難しい。まず、
スパークの制御。スパークの開始は、湿度、温度、汚染、流体(=絶縁体)の状態と
ともに変動しスパーク電圧は10%以上幅変動をもつ。動作電圧を低いレベルに維持す
れば、静電流体加速器および集塵器などの関連する装置の空気の流量や装置の性能を
低下させる矛
盾を引き起こす。

 

この装置の特長は、それぞれのイオン化端1410を有する第1の数のコロナ電極1402と、
間隔をあけて配置。
コロナ電極1402のイオン化端1410の隣接する端に実質的に平行な
それぞれの端を有する第2の数の加速電極1409と、コロナ電極1402と加速電極1409と
の間の電極間の空間に高い強度の電界1406を発生させるための電源1401を含む。加速
電極1409は高電気抵抗材料で、流
体の流れの方向に対して垂直な長さ寸法、高さ寸法
と、流体の流れの方向に対して平行な幅寸法を有し、長さ寸法は幅寸法よりも大きく
高さ寸法の少なくとも10倍
とする。

 

【符号の説明】

100 高電圧電源、101 DC電圧源、104,113 電力トランジスタ、105,114 キャパシタ、
106 高電圧昇圧変圧器、107 一次巻線、108 二次巻線、109 電圧整流器、110 抵抗器、
111 ゲート信号コントローラ、113トランジスタ、115トランジスタ、116 キャパシタ
119 高電圧キャパシタ、120 端子、121 抵抗器、122 ツェナーダイオード

また、スパーク回避の切換回路は、初期スパークを検出すると、一次装置に供給され
る電力の一部を、スパーク状態の識別に応答の補助装置に向けられ、一次装置の電圧
を低下させスパーク回避する。コロナ放電で生じた静電力で流体を加速する空気処理
装置でもよい。スパーク管理の方法は、装置に高電圧電流を供給するステップとスパ
ーク前の状態を検出するステップとを含み、スパーク前の状態に応答して制御されス
パークを制御。この電流変化はスパーク事象の短い時間(すなわち、0.1から1.0ミリ
秒)前に起こり、電流の増加は、電圧の変化には依存せず、スパーク事象を防止する
ために初期の電流スパイクを検出し、コロナ放電電極に印加、コロナ放電電極の電圧
レベルをスパークレベルを下回るように急速に低下させる必要がありその条件は、

(1)スパーク事象が発生する前からスパーク事象の開始までの時間内に出力電圧を
  低下させる。
(2)コロナ放電装置は、スパークの前に蓄えられた電気エネルギを放電する。

つぎに、コロナプロセスは、共有局面を有し(1)流体の媒体内でのイオンの発生、
(2)放出されたイオンによる流体の分子と異物の粒子の帯電(3)対向(コレクタ)
電極に向けての(=電界線)帯電した粒子の加速の3つである。

イオンによって引起される空気または他の流体の加速は、イオンの量(数)および流
体の粒子の近くで電荷を誘発して流体の粒子を対向する電極に向かって推進するそれ
らの能力に応じて異なる。同時に、オゾンの発生は、電極に印加された電力に実質的
に比例する。イオンが流体に導入されると、それらは粒子および中性に帯電した流体
の分子に付着する傾向がある。各粒子は、特定の粒子のサイズに応じて限られた量の
電荷のみを受取ることができる。以下の式によると、電荷の最大量(いわゆる飽和電
荷)は次のように表わすことができる。



ここでdp=粒子サイズ、εrは電極の対の間の絶縁材料の誘電率、ε0は真空での誘電
率である。

この式から、或る数のイオンが流体に導入されると近くの分子および周囲の粒子を最
大レベルに帯電させることがわかる。このイオンの数は1つの電極から別の電極に流
れる電荷の数を示し、2つの電極間を流れるコロナ電流を決定する。一旦帯電される
と、流体の分子は電界の向きで対向するコレクタ電極に引付けられる。力Fが作用す
るこの方向付けられた空間は、電界の強度Eに依存する電荷Qを有する粒子を動かし、
これは電極に印加される電圧に比例する。

  F=-Q×E

コロナ電流により最大数のイオンが流体に導入されかつ結果的な電荷が印加された電
圧のみにより加速される場合、実質的な空気の流れが生成され、平均的な電流消費は
実質的に低減される。これは、電極間の電圧が実質的に一定であるときに、コロナ電
流が何らかの最低の値から最大の値へと値がどのように変化するかを制御することに
よって実現可能である。言い換えると、電極に印加される電力電圧の高電圧リップル
を最小化しつつ、電流のリップルを実質的に高く保ち、理想的には電流の全平均また
はRMSの振幅に保つことが効果的であることがわかっている。 電極(コロナ電極、コ
レクタ電極)は、高周波数の電圧が印加されるときに比較的小さなインピーダンスXc
を示すようにそれらの互いの容量Cが十分に大きくなるよう設計される。

                      
小さな振幅のリップルで高電圧を生成することができるが、電極の大きなac成分の
電流電源により、イオンの発生および流体の加速が向上され、空気の場合には、オゾ
ン生成が低減される。コロナ電流のdc成分の振幅によって除したコロナ電流のac
成分の振幅で規定される比率または分数の電流のリップル(=Iac/Idc)は、電圧
のリップルより電圧のリップルの千倍の大きさで、同様に、dc成分の振幅により除
したコロナ放電電極に印加される電圧の時間的に変動する成分またはac成分の振幅
で規定される(=、Vac/Vdc)。

次に、最適なコロナ放電装置の性能は、平均的な電圧の振幅に対して出力電圧が小さ
い振幅の電圧交流成分時に実現され、電極および介在する絶縁体を通る流れ(=流体)
は、電圧の交流成分(dc電圧に対する)10倍大きく(dc電流成分に対し)、電流
のac/dcの比率は、10倍だけ大きく、または印加される電圧のac/dcの比率
よりも大きい。その結果、電流が以下の関係を満たすようにコロナ放電電極に電圧を
生成することが好ましいとされる。
 
                 
   

以上の要件のいずれかが満たされる場合、電流および電圧のac/dcの比率がほぼ
等しい場合の電源と比較して、コロナ放電装置は、移動流体の体積あたりの消費電力
が少なくなり、(空気の場合)オゾンの生成が少なくなる
と説明される。また、これ
ら要件を満たすため、電源およびコロナ発生装置は適切に設計および構成されなけれ
ばならない。特に、電源は、最低限のみの、かつ同時に比較的高周波数のリップルで
高電圧の出力を生成しなければならない。コロナ発生装置自身は、電極を通る電極か
ら別の電極への実質的に高周波数の電流の流れをつくる設計された浮遊、寄生キャパ
シタンスを有し、電源が低周波数のリップルを生成する場合、Xcは大きくなり、交流
成分電流の振幅は、電流の直流成分の振幅に匹敵しない。電源が非常に小さいリップ
ルを生成する(リップルを生成しない)場合、交流電流は直流電流には匹敵しない。
コロナ発生装置(=電極のアレイ)が低いキャパシタンスを有する場合、交流電流は
この場合も直流電流には振幅で匹敵しない。大きな抵抗が電源と電極のアレイとの間
に設けられるとac電流のリップルの振幅は減衰され、振幅では電流のdc成分に匹
敵しない。したがって、所定の電圧および電流の関係が存在するように、或る条件が
満たされる場合のみ、コロナ発生装置は最適に機能して、十分な空気の流れを提供し、
動作効率が向上し、望ましいオゾンのレベルが得られ費用もかからないと説明される。

尚、加速電極は高抵抗の経路を提供する高抵抗の材料で作られ、すなわち、電極にわ
たって大きな電圧の低下を生じることなくコロナ電流を容易に伝える高抵抗率の材料
で作られる。たとえば、加速電極は、炭素入りプラスチック、ケイ素、砒化ガリウム、
リン化インジウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、セレン化カドミウムなどの比較的高抵
抗の材料で作られる。これら材料は、典型的には、10から10Ωcmの範囲の固有の抵
抗率ρを有する。同時に、電極の幾何学的形状は、スパークまたはアークなどの局所
的な事象または外乱が、大きな電流の増加または音を発生することなく終了されるよ
うに選択される。 

ところで、摺動部がなく静粛性があり、省エネでオゾン発生を近似零にできれば爆発
的に普及するだろうが、制御システム(=回路)の堅牢性に疑問符が残る、というの
が今日の結論だ。「相対理論が破られたか」の報道と「大気圧プラズマの衝撃圧によ
る流動」の実用化とそれぞれの世界で‘アドホックなキルケゴール’な営みがさなが
ら蛸壺のごとくなされやがてそれがぞれが光り輝く銀河系を形成していく。まっこと
面白き限りではないか。わたし(たち)も着実な一歩を続けていこう。


 

コメント
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