特表 2023-549510 露出環境に設置可能な繊維状マット面を有する露出電極マイナスイオン装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-27

(54)【発明の名称】露出環境に設置可能な繊維状マット面を有する露出電極マイナスイオン装置

(51)【国際特許分類】

   H01T 23/00 20060101AFI20231117BHJP

【ＦＩ】

H01T23/00

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023528510

(86)(22)【出願日】2021-10-12

(85)【翻訳文提出日】2023-07-11

(86)【国際出願番号】 SG2021050615

(87)【国際公開番号】W WO2022103327

(87)【国際公開日】2022-05-19

(31)【優先権主張番号】10202011322W

(32)【優先日】2020-11-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】SG

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522080535

【氏名又は名称】ゼロ２．５ バイオテック プライベート リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＺＥＲＯ２．５ ＢＩＯＴＥＣＨ ＰＴＥ． ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100162352

【弁理士】

【氏名又は名称】酒巻 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123995

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅一

(72)【発明者】

【氏名】リー， ケン ナム

(72)【発明者】

【氏名】アルジュナン， シャービン クマール エス／オー エヌ

(72)【発明者】

【氏名】スティーブン， スウェイン

(72)【発明者】

【氏名】フォン， へアン チュアン

(57)【要約】

スタンドアロン又はマイナスイオンパネルシステム５０の一部として露出環境５６に設置された露出電極マイナスイオン装置である。各装置は、（ａ）負電圧生成器２２Ｂを含む電子機器モジュール２２と、（ｂ）負電圧生成器２２Ｂに電気接続された個々の繊維の撚り合わせから成るマット面１１を含む露出電極１０と、を備える。マット面１１は、最大容量性電流放電を容量性電流放電検出閾値未満に制限する最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮを有する。負電圧生成器２２Ｂは、一組の電気的パラメータにおいて、電源２１から負電圧源２３を生成するように構成されている。一組の電気的パラメータは、最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸと、直流検出閾値以下に設定された最大動作電流と、を含む。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

（ａ）入力ポート、負電圧生成器、及び出力ポートを含む電子機器モジュールであり、
（ｉ）前記入力ポートが、電源を電気的に受電し、前記電源を前記負電圧生成器へと電気的に送るように構成され、
（ｉｉ）前記負電圧生成器が、
（１）前記電源から負電圧源を生成することと、
（２）一組の電気的パラメータにおいて、前記負電圧源を前記出力ポートに出力することと、
を行うように構成され、
（ｉｉｉ）前記一組の電気的パラメータが、
（１）最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸと、
（２）直流検出閾値以下に設定された最大動作電流と、
を含む、電子機器モジュールと、
（ｂ）個々の繊維の撚り合わせから成るマット面を含む露出電極であり、
（ｉ）前記露出電極の前記マット面が、１つ又は複数の電気接続点において、前記電子機器モジュールの前記出力ポートに直接又は間接的に電気接続され、
（ｉｉ）前記マット面が、前記電子機器モジュールの前記出力ポートと直径が２０ミリメートルの研磨ステンレス鋼球を先端に備えた測定プローブとの間の放電イベント中の測定において、最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮを有し、

【数1】

であり、Ｉ_ＴＨは、容量性電流放電検出閾値である、露出電極と、
を備えた、露出電極マイナスイオン装置。

【請求項2】

前記マット面が、平坦形状で、最大表面積Ａ_ＭＡＸを有し、

【数2】

であり、Ｑ_ＴＨは、電荷放電検出閾値であり、ε_０は、自由空間の誘電率である、請求項１に記載の露出電極マイナスイオン装置。

【請求項3】

前記マット面が、球面形状で、最大半径ｒ_ＭＡＸを有し、

【数3】

であり、Ｑ_ＴＨは、電荷放電検出閾値であり、ε_０は、自由空間の誘電率である、請求項１に記載の露出電極マイナスイオン装置。

【請求項4】

前記電荷放電検出閾値が、０．４μＣである、請求項２又は３に記載の露出電極マイナスイオン装置。

【請求項5】

前記直流検出閾値が、２．０ｍＡである、請求項１に記載の露出電極マイナスイオン装置。

【請求項6】

前記容量性電流放電検出閾値が、２．０ｍＡである、請求項１に記載の露出電極マイナスイオン装置。

【請求項7】

前記最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮが、１０ＭΩ～４０ＭΩの範囲である、請求項１に記載の露出電極マイナスイオン装置。

【請求項8】

前記個々の繊維の撚り合わせが、ココナッツコイア繊維、ヒヤシンス繊維、ジュート繊維、アバカ繊維、バナナ繊維、パイナップル繊維、及びイラクサ繊維のうちの少なくとも１つで構成された、請求項１に記載の露出電極マイナスイオン装置。

【請求項9】

前記個々の繊維の撚り合わせが、
（ａ）０．１ｍｍ～０．５ｍｍの範囲の平均直径と、
（ｂ）０．１５ｍ～０．２８ｍの範囲の平均長さと、
を有する難燃性のココナッツコイア繊維で構成された、請求項１に記載の露出電極マイナスイオン装置。

【請求項10】

前記個々の繊維の撚り合わせが、吸湿性である、請求項１に記載の露出電極マイナスイオン装置。

【請求項11】

前記露出電極の前記マット面が、
（ａ）球状基部若しくは円筒状基部に巻き付けられた個々の繊維の撚り合わせ線、
（ｂ）吊りロープ、並びに
（ｃ）矩形状マット、
のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の露出電極マイナスイオン装置。

【請求項12】

前記最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸが、－１８ｋＶ～－２２ｋＶの範囲である、請求項１に記載の露出電極マイナスイオン装置。

【請求項13】

前記電子機器モジュールが、前記露出電極に組み込まれた、請求項１に記載の露出電極マイナスイオン装置。

【請求項14】

（ａ）前記露出電極が、導電性基部を含み、
（ｂ）個々の繊維の撚り合わせから成る前記マット面が、前記導電性基部上に設置され、
（ｃ）前記導電性基部が、１つ又は複数の電気接続点において、前記電子機器モジュールの前記出力ポートに電気接続された、請求項１に記載の露出電極マイナスイオン装置。

【請求項15】

（ａ）前記露出電極が、絶縁外周及び絶縁面を含み、
（ｂ）前記導電性基部が、前記マット面と前記絶縁面との間に配置された、請求項１３に記載の露出電極マイナスイオン装置。

【請求項16】

前記導電性基部が、カーボン注入エラストマを含む、請求項１３に記載の露出電極マイナスイオン装置。

【請求項17】

露出環境に設置された請求項１～１６のいずれか一項に記載の露出電極マイナスイオン装置を２つ以上備えたマイナスイオンパネルシステム。

【請求項18】

前記マイナスイオンパネルシステムにおける前記露出電極マイナスイオン装置の前記マット面がそれぞれ、
（ａ）前記露出環境の壁、天井、又は床上の格子配置、
（ｂ）前記露出環境における一群の球又は円筒、及び
（ｃ）前記露出環境における一組の個々のパネル設置部、
のうちの少なくとも１つにて構成された、請求項１７に記載のマイナスイオンパネルシステム。

【請求項19】

各露出電極マイナスイオン装置の前記電源が、局所的なソーラーパネルによって生成される、請求項１７に記載のマイナスイオンパネルシステム。

【請求項20】

前記マイナスイオンパネルシステムが、ゲートウェイ、ネットワーク、及びオフサイトサーバをさらに備え、前記マイナスイオンパネルシステムにおける前記露出電極マイナスイオン装置の各電子機器モジュールが、前記ゲートウェイ及び前記ネットワークを通じて前記オフサイトサーバとデータ通信するインターネット・オブ・シングスモジュールをさらに含む、請求項１７に記載のマイナスイオンパネルシステム。

【請求項21】

（ａ）前記オフサイトサーバが、前記マイナスイオンパネルシステムにおける各露出電極マイナスイオン装置に対する最新の一組の電気的パラメータを格納するように構成されたパラメータ設定モジュールをさらに備え、
（ｂ）各露出電極マイナスイオン装置の前記インターネット・オブ・シングスモジュールが、前記ゲートウェイ及び前記ネットワークを介した前記オフサイトサーバの前記パラメータ設定モジュールに対する有線又は無線のデータ通信を行うように構成され、
（ｃ）前記パラメータ設定モジュールが、前記露出電極マイナスイオン装置に対する前記最新の一組の電気的パラメータを各露出電極マイナスイオン装置に送るように構成され、
（ｄ）各露出電極マイナスイオン装置が、前記パラメータ設定モジュールから前記露出電極マイナスイオン装置の前記インターネット・オブ・シングスモジュールを介して、前記露出電極マイナスイオン装置に対する前記最新の一組の電気的パラメータを受信するように構成された、請求項２０に記載のマイナスイオンパネルシステム。

【請求項22】

（ａ）前記オフサイトサーバが、センサ記録モジュールをさらに備え、
（ｂ）当該マイナスイオンパネルシステムが複数のセンサをさらに備え、前記複数のセンサは、前記露出環境に設置され、前記ゲートウェイ及び前記ネットワークを介して前記オフサイトサーバの前記センサ記録モジュールとそれぞれデータ通信し、
（ｃ）前記センサが、
（ｉ）温度センサ、
（ｉｉ）湿度センサ、
（ｉｉｉ）運動センサ、及び
（ｉｖ）マイナスイオン濃度センサ、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項２０に記載のマイナスイオンパネルシステム。

【請求項23】

（ａ）前記オフサイトサーバが、分析モジュールをさらに備え、
（ｂ）前記分析モジュールが、
（ｉ）前記センサ記録モジュールに格納された選択センサデータの履歴、及び
（ｉｉ）前記マイナスイオンパネルシステムにおける各露出電極マイナスイオン装置に対する前記最新の一組の電気的パラメータの概要、
のうちの少なくとも一方を詳述したシステムレポートを作成するように構成された、請求項２０に記載のマイナスイオンパネルシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、マイナスイオン装置に関する。より詳細に、本開示は、露出環境に設置可能な繊維状マット面を有する露出電極マイナスイオン装置に関する。

【背景技術】

【0002】

マイナスイオン（ＮＡＩ）は１００年以上前に発見され、空気清浄に広く利用されている。ＮＡＩが存在することで、心理学的健康が増進され、アレルギー症状が緩和されると考えられる。ＮＡＩエミッタは、コロナ放電を生じさせるため、最大プリセット負電圧の範囲が－２ｋＶ～－８０ｋＶの負電圧源を採用する。必須ではないものの、いくつかのＮＡＩエミッタの設計においては、低周波の交流電流又は交流パルス特性を負電圧源に含む。

【0003】

コロナ放電は、高電圧を印加した電極の周囲の空気の電離によって生じる放電である。コロナ放電は、空気が電気絶縁破壊となることで導電性になり、負電荷が電極から空気中に連続して漏れ出す局所的な領域を表す。ＮＡＩには、Ｏ^－、Ｏ_２ ^－、Ｏ_３ ^－、ＣＯ_３ ^－、ＣＯ_４ ^－、ＨＣＯ_３ ^－、ＮＯ_２ ^－、及びＮＯ_３ ^－を含み得る。コロナ放電は、電界（電位勾配）の強度が空気の絶縁耐力を超える電極上の箇所で発生する。

【0004】

オゾンイオン（Ｏ_３ ^－）は、不要なＮＡＩ種と考えられる。コロナ放電によって紫外線放射が生じると、オゾン生成が増える。オゾン生成は、電極の電界強度を制限することによって最小限に抑えることができる。電界強度は、電極の最大プリセット負電圧を－２０ｋＶ前後に下げること及び／又は電極の先端の鋭さを抑えることによって制限可能である。ただし、これらのステップによって、電極によるＮＡＩの生成も少なくなる。また、水の存在によってオゾンの放出を最小限に抑えることも可能である。水は、オゾンと反応して、短寿命のＯＨ－ラジカルを生成するためである。

【0005】

安全上の理由から、初期のＮＡＩエミッタでは、ＮＡＩ電極を絶縁ハウジング内に収めていた。これら初期のＮＡＩエミッタは、ハウジングの外側にＮＡＩを吹き出して、アパート空間又はオフィス空間等の露出環境に導入するための電動ファンを具備することが多かった。より最近では、観葉植物の葉を露出電極として採用するＮＡＩエミッタも導入されている。

【0006】

観葉植物を露出電極として使用することは、美観上は好ましいが、ユーザに感電の可能性をもたらし得る。植物、特に、多肉植物は、水分を多く含むため、有効な導電体となる。感電は、生命を脅かすものではないものの、ユーザを驚かせ、露出電極を使用する任意のＮＡＩエミッタ製品に対するユーザの信頼性を低下させる可能性がある。

【0007】

２０１７年８月２２日付けの「Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｒｅｌｅａｓｅ ｏｆ ｎｅｇａｔｉｖｅ ａｉｒ ｉｏｎｓ ｂｙ ａ ｐｌａｎｔ，ａｎｄ ｐｌａｎｔ－ｂａｓｅｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ ａｉｒ ｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ」という名称の米国特許第９，７３６，９９３号（以下、「’９９３」）に記載の通り、この感電の危険性は、ユーザの接近を検知する近接センサの使用により軽減可能である。’９９３考案の露出電極にユーザが接近すると、装置の電子機器が負電圧源の出力を停止させ、露出電極上の容量性電荷を取り除く。このように、’９９３考案のユーザは、観葉植物の葉に触れた場合でも感電しない。

【0008】

電流又は電荷放電に対する知覚及び／又は反応（以下、「検出」と総称する）については、「Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｎ ｈｕｍａｎ ｂｅｉｎｇｓ ａｎｄ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ」という名称の、国際電気標準会議（ＩＥＣ）の規格番号ＩＥＣ６０４７９の第１部及び第２部に記載されている。ＩＥＣ６０４７９参照文献には、一般則として、直流よりも交流に対して人体の導電性が高いことが記載されている。１５～１００Ｈｚの範囲の周波数の場合は０．５ｍＡの交流が検出閾値又はその近傍である一方、直流は、２．０ｍＡ前後まで検出閾値に近づかない。

【0009】

キャパシタンスＣ及び電圧Ｖのキャパシタの蓄積電荷が抵抗Ｒの抵抗器で放電される場合、最大（又は、ピーク）放電電流はＶ／Ｒに等しい。放電電流は、ｅ^{－ｔ／ＲＣ}の割合で減衰する。時定数ＲＣ（τとも称する）は、回路抵抗（オーム）及び回路キャパシタンス（ファラド）の積に等しい。放電開始からＲＣの時点で、キャパシタの電圧（及び、抵抗器を流れる電流）は、その最大値のおよそ３７％に過ぎない。３ＲＣの時点で、電圧及び電流は、それぞれの最大値のおよそ５％に過ぎない。

【0010】

ＲＣの値が大きくなると、電圧の変化率が小さくなるため、ＲＣの値が大きい場合には、容量性電流放電が、より直流に近い形で人体に影響を及ぼす傾向にある。このため、容量性電流放電をより高い抵抗に通すと、この容量性電流放電の人体への影響は、（交流ではなく）直流に近くなる。抵抗が高いことから、容量性電流放電検出閾値は、直流電流検出閾値と略同等（例えば、上述の通り、およそ２．０ｍＡ前後）である。より保守的な閾値の選択として、０．５ｍＡの交流検出閾値も考えられる。

【0011】

上述の通り、最大容量性電流放電は、キャパシタとグランドとの間の全抵抗で最大容量性電圧を除したものに等しい。電気がキャパシタから、露出電極及び人体を通過するためである。本開示における計算では、人体の電気抵抗を無視することができる。人体の抵抗が１００ｋΩ以下である一方、本開示に論じる露出電極の抵抗が１．５ＭΩより大きな抵抗を含むためである。例えば、露出電極の最大電圧が－２０ｋＶで、露出電極の抵抗が１５ＭΩの場合、露出電極を通じたユーザへの最大容量性電流放電は、およそ１．３ｍＡとなる（２．０ｍＡの直流検出閾値を下回る）。露出電極の抵抗と露出電極の最大電圧とを整合させることによって、適正なＶ／Ｒ比を設定することができる。

【0012】

また、ＩＥＣ６０４７９文献には、露出電極からの電荷放電が０．４μＣ以下の場合、露出電極に触れているユーザにおいて、露出電極の（キャパシタンスに蓄積された電荷の放電による）電荷放電が検出され得ないことも論じられている。キャパシタの蓄積電荷は、キャパシタの電圧にキャパシタのキャパシタンスを乗じたものに等しい。露出電極のキャパシタンスと露出電極の充電電圧とを整合させることによって、適正なＶ・Ｃ積を設定することができる。例えば、最大電圧を低くすることによって、露出電極のキャパシタンスを大きくすることができる。電荷放電を考慮する場合は、露出電極の抵抗を考慮する必要がない（露出電極から放電される全電荷だけを考慮するためである）。ただし、キャパシタンスが形状の関数であることから、露出電極の幾何学的寸法が重要な役割を果たす。単一の帯電円板の自己キャパシタンスは、８ε_０ｒ_Ｄである。単一の帯電球の自己キャパシタンスは、４ε_０ｒ_Ｄである。このため、所与の最大プリセット負電圧の場合、露出電極の電荷放電による最大電荷移動は、（円板電極であるか球電極であるかに関わらず）露出電極の幾何学的サイズを制限することにより調整可能である。

【0013】

ＩＥＣ６０４７９文献に詳述されている通り、電流又は電荷放電の検出閾値は、電極と接触する身体の面積（接触面積）、接触の条件（例えば、乾燥、湿潤、圧力、温度）、さらに個人の生理学的特性等、複数のパラメータによって決まる。検出閾値は、すべての人に同じではなく、また、すべての動作条件に同じでもない。人は、環境又は消費者製品に関する経験の繰り返しにより、当該環境において又は当該消費者製品から、そうでない場合には検出可能な電流又は電荷放電を無視するようになる場合がある。

【0014】

既存の消費者電子製品に対するＩＥＣ６０４７９文献の知見の適用については、ＡＣＭ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ｈｕｍａｎ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．３，Ａｒｔｉｃｌｅ １９によって２０１８年６月に公開されたＭＩＣＨＩＮＡＲＩ ＫＯＮＯらによる「Ｄｅｓｉｇｎ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ ｆｏｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ Ｓａｆｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｔｈａｔ Ａｐｐｌｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｔｏ ｔｈｅ Ｈｕｍａｎ Ｂｏｄｙ」（以下、「Ｋｏｎｏ論文」）に見られる。Ｋｏｎｏ論文は、消費者電子製品の電子機器及びその外部ユーザインターフェースの設計を介して、わずかな電荷及び電流を人体に印加する２０以上の例を提供する。例示的な用途としては、スマートフォンのタッチスクリーンの容量性ユーザインターフェースディスプレイが挙げられる。上掲の消費者電子製品それぞれについて、わずかな電荷及び電流は通常、人の検出レベルを下回る（例えば、Ｋｏｎｏ論文のページ１９：１２の表１参照）。

【0015】

Ｋｏｎｏ論文に記載の消費者電子機器と同様に、露出電極を備えたＮＡＩエミッタは、ＩＥＣ６０４７９文献の教示内容に従うことで利益が得られる。’９９３が感電の問題に対処する一方、その解決手段は、ＮＡＩエミッタの電源をオフにするとともに、露出電極を接地することである。’９９３考案は、ユーザの通行が多いエリアに配置された露出電極に対しては非実用的である。近接センサがほぼ連続的にＮＡＩエミッタを停止させる可能性が高いためである。また、使用頻度が高い通行エリアの居住者が’９９３考案に慣れていない場合、その居住者は、’９９３考案に対する経験不足から、（例えば、近接センサの検知角度の外側で露出電極に触れる場合等）検出可能な感電に意図せず直面する可能性もある。

【0016】

したがって、露出電極に触れる距離内のユーザの場所にもユーザの挙動にも関わらず、露出環境において連続動作し続けられる露出電極を備えたＮＡＩエミッタが求められている。

【発明の概要】

【0017】

本発明は、その最も一般的な形態において、スタンドアロン又はマイナスイオンパネルシステム５０の一部として露出環境５６に設置された露出電極マイナスイオン装置である。各装置は、（ａ）負電圧生成器２２Ｂを含む電子機器モジュール２２と、（ｂ）負電圧生成器２２Ｂに電気接続された個々の繊維の撚り合わせから成るマット面１１を含む露出電極１０と、を備える。マット面１１は、最大容量性電流放電を容量性電流放電検出閾値未満に制限する最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮを有する。負電圧生成器２２Ｂは、一組の電気的パラメータにおいて、電源２１から負電圧源２３を生成するように構成されている。一組の電気的パラメータは、最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸと、直流検出閾値以下に設定された最大動作電流と、を含む。

【0018】

より詳細に、本発明の第１の実施形態は、（ａ）入力ポート、負電圧生成器、及び出力ポートを含む電子機器モジュールと、（ｂ）個々の繊維の撚り合わせから成るマット面を含む露出電極と、を備えた露出電極マイナスイオン装置である。入力ポートは、電源を電気的に受電し、電源を負電圧生成器へと電気的に送るように構成されている。負電圧生成器は、（１）電源から負電圧源を生成することと、（２）一組の電気的パラメータにおいて、負電圧源を出力ポートに出力することと、を行うように構成されている。一組の電気的パラメータは、（１）最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸと、（２）直流検出閾値以下に設定された最大動作電流と、を含む。露出電極のマット面は、１つ又は複数の電気接続点において、電子機器モジュールの出力ポートに直接又は間接的に電気接続されている。

【0019】

本発明の第１の実施形態において、マット面は、電子機器モジュールの出力ポートと直径が２０ミリメートルの研磨ステンレス鋼球を先端に備えた測定プローブとの間の放電イベント中の測定において、最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮを有し、

【数1】

であり、Ｉ_ＴＨは、容量性電流放電検出閾値である。

【0020】

本発明の第２の実施形態は、本発明の第１の実施形態及び本発明の第１の実施形態の代替実施形態の装置を２つ以上備えたマイナスイオンパネルシステムである。

【0021】

本発明の第２の実施形態の代替実施形態において、このシステムにおける装置のマット面はそれぞれ、（ａ）露出環境の壁、天井、又は床上の格子配置、（ｂ）露出環境における一群の球又は円筒、及び（ｃ）露出環境における一組の個々のパネル設置部のうちの少なくとも１つにて構成されている。なお、本発明の使用は、この代替実施形態に記載の構成に限定されない。マット面の構成の非限定的な例として、（ａ）屋外では、樹木、屋根付き歩道、バス待合所、街灯柱、街路上公共物、及び広告パネルへの設置、（ｂ）屋内では、個室の壁、ランプシェード、サンシェード、及び家具側板への設置が挙げられる。

【0022】

本発明の第２の実施形態の代替実施形態において、このシステムは、ゲートウェイ、ネットワーク、及びオフサイトサーバをさらに備え、このシステムにおける装置の各電子機器モジュールは、ゲートウェイ及びネットワークを通じてオフサイトサーバとデータ通信するＩｏＴ（インターネット・オブ・シングス）モジュールをさらに含む。

【0023】

本明細書においては、図面を参照しつつ、本開示の実施形態を説明する。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態における統合電子機器モジュール及び導電性基部を備えた露出電極を表したブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態における電子機器モジュールから導電性基部への負電圧源の出力を表したブロック図である。

【図3】所与の電圧における単一の帯電円板の最大許容表面積に関する式の導出を表した一連の式を一覧化した図である。

【図4】所与の電圧における単一の帯電球の最大許容半径に関する式の導出を表した一連の式を一覧化した図である。

【図5】本発明の一実施形態におけるマイナスイオンパネルシステムを表したブロック図である。

【図6】様々な円筒状サンプルの試験に関するテストデータ収集箇所を特定した図である。

【図7A】様々な前処理を伴うココナッツコイアの円筒状サンプルに関するテストデータ収集値を記載したチャートである。

【図7B】様々な前処理を伴うココナッツコイアの円筒状サンプルに関するテストデータ収集値を記載したチャートである。

【図7C】様々な前処理を伴うココナッツコイアの円筒状サンプルに関するテストデータ収集値を記載したチャートである。

【図8】様々な円形状サンプルの試験に関するテストデータ収集箇所を特定した図である。

【図9】様々な種類の繊維編組の円形状サンプルに関するテストデータ収集値を記載したチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下の詳細な説明においては、本明細書の一部を構成する添付の図面を参照する。詳細な説明、図面、及び特許請求の範囲に記載の例示的な実施形態は、何ら限定を意図しない。本明細書に提示の主題の思想からも範囲からも逸脱することなく、他の実施形態を利用可能であるとともに他の変更も可能である。別段の指定のない限り、本明細書において使用する用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ、ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ、ｉｎｃｌｕｄｅ）」並びにそれぞれの文法的異形は、「オープン」又は「包括的」な表現を表す意図があるため、列挙した要素を含むのみならず、列挙していない付加的な要素を含むことも可能である。本明細書における使用の通り、「サーバ」のソフトウェア及びハードウェアは、単一のスタンドアロンコンピュータ、スタンドアロンサーバ、複数の専用サーバ、並びに／又はより大きなサーバネットワーク上で動作する仮想サーバ及び／若しくはクラウドベースサービスにおいて実装可能である。

【0026】

図１は、本発明の一実施形態における統合電子機器モジュール２２及び導電性基部１２を備えた露出電極１０を表したブロック図である。導電性基部１２は、マット面１１と絶縁面１４との間に配置されている。マット面１１は、個々の繊維の撚り合わせで構成されている。図１に示すように、個々の繊維の撚り合わせの近位端は、導電性基部１２の内側に埋め込まれている。個々の繊維の撚り合わせの遠位端は、マット面１１に向かって延びている（個々の繊維の撚り合わせと電子機器モジュール２２との間の代替的な電気接続手段の例については以下参照）。露出電極１０は、絶縁外周１５を含む。電子機器モジュール２２は、電源２１に電気接続されている。電子機器モジュール２２は、導電性基部１２を貫通する電気接続点１３のリベットに電気接続されている。

【0027】

図１においては、マット面１１との考え得るユーザ接触を伸ばした指１６で示している。マット面１１は、電子機器モジュール２２の出力ポート２２Ｃと直径が２０ミリメートルの研磨ステンレス鋼球を先端に備えた測定プローブとの間の放電イベント中の測定において、最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮを有し、

【数2】

【0028】

であり、Ｉ_ＴＨは、容量性電流放電検出閾値である。

【0029】

式１において、最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸが－２０ｋＶで、容量性電流放電検出閾値が２ｍＡの場合、最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮは、１０ＭΩと計算されることになる。最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸの値が－４０ｋＶ、－６０ｋＶ、及び－８０ｋＶの場合、容量性電流放電検出閾値が２ｍＡの場合は、最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮの計算結果がそれぞれ、２０ＭΩ、３０ＭΩ、及び４０ＭΩとなる。－２０ｋＶが最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸの最適な電圧のうちの１つであり、－８０ｋＶが最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸの可能性が最も高い電圧のうちの１つであることから、容量性電流放電検出閾値が２ｍＡの場合、最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮの好ましい範囲は、１０ＭΩ～４０ＭΩである。

【0030】

低電圧露出電極マイナスイオン装置のいくつかの実施形態の場合は、より低い最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸが－３ｋＶ～－２０ｋＶの範囲において設定され得る結果、容量性電流放電検出閾値が２ｍＡの場合、最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮの許容範囲は、１．５ＭΩ～１０ＭΩとなる。最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸの現実的に最も低い値は、およそ－３ｋＶである。この電圧閾値を下回ると、コロナ放電がほとんど生じないためである。最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸが－７ｋＶ及び－２０ｋＶの場合に取得された実験データについては、図８及び図９を参照されたい。

【0031】

最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸの電圧値が高くなると、露出電極１０の設計において、さらに大きな沿面距離及び隙間距離が必要となる。このため、最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸの値が高くなると、露出電極１０の基本機能を変えることなく、より嵩張る設計が必要となる。多くの屋内設備では、沿面距離及び隙間距離の実用的な制限から、上限としておよそ－４０ｋＶが好ましい。

【0032】

最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸの上記値それぞれについて、本発明は、式１により、露出電極マイナスイオン装置がマット面１１の最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮに対して最大プリセット電圧Ｖ_ＭＡＸの範囲を適正に組み合わせる場合、如何なる放電によるユーザの不快感をも防止する。

【0033】

ほとんどの状況においては、容量性電流放電がより直流に近い形で人体に影響を及ぼす傾向がある一方、一部のユーザによる容量性電流放電の検出は、ユーザによる交流の検出により近いと考えられる。１５～１００Ｈｚの範囲の周波数の交流の場合は０．５ｍＡの交流が検出閾値又はその近傍である一方、直流は、２．０ｍＡ前後まで検出閾値に近づかない。このため、ユーザの保護を増強するには、容量性電流放電検出閾値を０．５ｍＡに設定することも可能である。０．５ｍＡの容量性電流放電検出閾値を使用すると、最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮが４倍高くなるはずである。例えば、式１において、最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸの値が－３ｋＶ、－２０ｋＶ、及び－４０ｋＶの場合、容量性電流放電検出閾値が０．５ｍＡを使用する場合は、最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮの計算結果がそれぞれ、６ＭΩ、４０ＭΩ、及び８０ＭΩとなる。

【0034】

上記式１における定義の通り、最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮは、放電イベント（感電と称する場合もある）中に測定される。放電イベントは、マット面１１から伸ばした指１６等への急激な放電であり、十分に高い電界によって、通常は絶縁状態の空気中に電離した導電性チャネルが形成されるときに発生する。放電イベント中の最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮの測定は、動作状態における本発明の意図する技術的利益を最も再現する。例えば、放電イベント以外での抵抗の測定では、測定プローブにより測定される抵抗が放電イベント中よりもはるかに高くなってしまう。

【0035】

所与の電圧について、球を先端に備えた測定プローブでは、先端の鋭い測定プローブよりも小さな電界が生成される。最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮの測定に用いられる測定プローブは、直径が２０ミリメートルの研磨ステンレス鋼球を先端に備えることにより、ユーザが伸ばした指１６でマット面１１に触れる状況を最もよく近似する。実際のところ、この球としては、Ｍ５ねじで測定プローブの本体に取り付けられたステンレス鋼マシンボールノブが可能である。

【0036】

最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮは、マット面１１の変動によってマット面１１の様々な箇所での抵抗測定結果が高くなったり低くなったりする可能性があることから、「平均」抵抗である。矩形マット面１１の最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮとしては、例えばマット面１１上の３行３列の正方形格子の９箇所で測定される抵抗のうち、５番目に高い抵抗も可能である。球形マット面１１の最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮとしては、例えば電気接続点１３の反対の球の極における第１の点並びに球の赤道に沿った０°、９０°、１８０°、及び２７０°の追加４点で測定される抵抗のうち、３番目に高い抵抗も可能である（電気接続点１３及び第１の点が球の軸を規定する）。

【0037】

図１に示すように、電気接続点１３は、導電性基部１２を貫通する導電性リベットを採用する。導電性基部１２は、当該導電性基部１２の様々な箇所において、それぞれが電気配線によって電子機器モジュール２２に接続された複数の導電性リベットが貫通し得る。また、１つ又は複数の電気接続点１３においては、導電性ねじ、平面電極、導電性エポキシ、電気配線、又はこれらの組み合わせ等、他の電気接続手段を採用することも可能である。

【0038】

図１に示すように、個々の繊維の撚り合わせの近位端は、導電性基部１２内に埋め込まれている。ただし、導電性基部１２上への個々の繊維の撚り合わせの設置には、他の方法（導電性エポキシ、熱処理、織り込み、又は機械的圧力等）も可能である。個々の繊維の撚り合わせから成るマット面１１は、導電性基部１２への永久的な取り付けも可能であるし、交換式も可能である。

【0039】

図１に示すように、電子機器モジュール２２は、露出電極１０に組み込まれている。ただし、電子機器モジュール２２は、露出電極１０の外側に設置することも可能である。例えば、露出電極１０としては、１つ又は複数の装置を収容する設置ブラケット上の適所にスナップインする交換式ユニットも可能であり、設置ブラケットが（１つ又は複数の）電子機器モジュール２２を含む。また、複数の露出電極１０が単一の電子機器モジュール２２の異なる出力ポート２２Ｃに至る可能性もある。

【0040】

図１に示すように、露出電極１０が導電性基部１２を含み、負電圧源２３は、出力ポート２２Ｃから、電気接続点１３において導電性基部１２を通過し、個々の繊維の撚り合わせから成るマット面１１に至る。ただし、本発明の他の実施形態においては、導電性基部１２が露出電極１０に含まれない。負電圧源２３は、出力ポート２２Ｃから、１つ又は複数の電気接続点１３において、個々の繊維の撚り合わせから成るマット面１１に至る。本実施形態において、１つ又は複数の電気接続点１３における個々の繊維の撚り合わせは、負電圧源２３をマット面１１全体に広げる導電体として作用する。

【0041】

図２は、本発明の一実施形態における電子機器モジュール２２の出力ポート２２Ｃから露出電極１０の導電性基部１２への負電圧源２３の出力を表したブロック図である。電子機器モジュール２２は、電源２１に電気接続された入力ポート２２Ａと、露出電極１０（図示せず）の導電性基部１２に電気接続された出力ポート２２Ｃと、を含む。電子機器モジュール２２は、最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸを有する負電圧源２３を生成するように構成された負電圧生成器２２Ｂを含む。

【0042】

図２に示すように、電子機器モジュール２２は、無線通信機能を有するＩｏＴモジュール２２Ｄを含む。また、ＩｏＴモジュール２２Ｄは、電源２１のワイヤ接続を通じた有線電力線通信を採用することも可能である。マイナスイオンパネルシステム５０におけるＩｏＴモジュール２２Ｄの使用に関する詳細については、以下の図５に関する記述を参照されたい。

【0043】

図２に示すように、負電圧源２３は、電子機器モジュール２２の出力ポート２２Ｃから導電性基部１２に至る。ただし、本発明の他の実施形態においては、導電性基部１２が含まれない。負電圧源２３は、出力ポート２２Ｃから、１つ又は複数の電気接続点１３において、個々の繊維の撚り合わせから成るマット面１１に至る。本実施形態において、１つ又は複数の電気接続点１３における個々の繊維の撚り合わせは、負電圧源２３をマット面１１全体に広げる導電体として作用する。

【0044】

図３は、本発明の一実施形態における、所与の電圧における単一の帯電円板の最大許容表面積Ａ_ＭＡＸに関する式の導出を表した一連の式３－００を一覧化している。本発明の代替実施形態においては、最大プリセット負電圧を所与として、露出電極１０の最大キャパシタンスを制限することにより、ユーザによる感電の検出をなくすことができる。キャパシタンスは、キャパシタの形状の関数である。図３の式３ａにより、単一の帯電円板は、自己キャパシタンス８ε_０ｒ_Ｄを有する。露出電極１０（矩形状パネル等）の平坦なマット面１１の自己キャパシタンスは、同一表面積の単一の帯電円板の自己キャパシタンスにより略近似可能である。

【0045】

ＩＥＣ６０４７９文献に記載の通り、人の電荷放電検出閾値は、０．４μＣである。キャパシタの最大電荷は、そのキャパシタンスにキャパシタの電圧（ここでは、最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸ）を乗じたものである。Ｖ_ＭＡＸは、実験データから、ＮＡＩを効率的に生成するため、およそ－２０ｋＶ（例えば、－１８ｋＶ～－２２ｋＶの範囲）であるのが好ましい。Ｖ_ＭＡＸを－２０ｋＶすると、電荷放電検出閾値Ｑ_ＴＨが０．４μＣの場合，図３の式２により，矩形状パネルの概算キャパシタンスを２０ｐＦに制限する必要がある。図３の式において導出される通り、単一の帯電円板の最大表面積Ａ_ＭＡＸは、式３ｂ～３ｄにより表される。

【0046】

式３ｃを採用することにより、円板状パネルの最大表面積Ａ_ＭＡＸは、０．２５平方メートルとなる。例えば、円板状パネルに蓄積される最大電荷を－２０ｋＶのＶ_ＭＡＸで０．４μＣ（人の電荷放電検出閾値）に制限するには、パネルの表面積をおよそ０．２５平方メートルに制限することによって、キャパシタンスを２０ｐＦに制限する必要がある。なお、式３ｄによれば、最大表面積はＶ_ＭＡＸ ^－２に比例する。Ｖ_ＭＡＸが２倍の－４０ｋＶである場合は、円板状パネルのマット面１１の最大表面積の最大表面を７５％（例えば、上記例の場合は、０．２５平方メートルから０．０６２５平方メートルに）減少させる必要がある。円板状パネルの自己キャパシタンスに関する式３ｃの計算は、矩形状パネルのマット面１１又は平面形状のその他任意のマット面１１の最大表面積Ａ_ＭＡＸの概算に使用可能である。例えば、本開示及び特許請求の範囲における使用の通り、最大表面積Ａ_ＭＡＸは、（円板状であるか矩形状であるかに関わらず）如何なる種類の平面の最大表面積の概算にも使用される。

【0047】

図４は、本発明の一実施形態における、所与の電圧における単一の帯電球の最大許容半径に関する式の導出を表した一連の式４－００を一覧化している。図３に関して上述した矩形状パネルの形状の場合と同様に、所与の最大プリセット負電圧において、球状露出電極１０のキャパシタンスを制限することにより、ユーザによる感電の検出をなくすことができる。球状露出電極１０の自己キャパシタンスは、単一の帯電球の自己キャパシタンスにより略近似可能である。図４の式４ａにより、単一の帯電球は、自己キャパシタンス４ε_０ｒ_Ｄを有する。

【0048】

Ｖ_ＭＡＸを－２０ｋＶ、電荷放電検出閾値を０．４μＣとすると、露出電極１０のキャパシタンスは、図４の式２により、２０ｐＦに制限する必要がある。図４の式において導出される通り、単一の帯電球の最大半径は、式４ｂにより表される。式４ｂを採用することにより、球状電極の最大半径を０．５６メートルと略近似することによって、キャパシタンスを２０ｐＦに制限することができる。なお、式４ｂによれば、球の最大半径はＶ_ＭＡＸ ^－１に比例する。Ｖ_ＭＡＸが２倍の－４０ｋＶである場合は、球状パネルの最大半径が５０％減少して、およそ０．２８メートルになる。

【0049】

図５は、本発明の一実施形態におけるマイナスイオンパネルシステム５０を表したブロック図である。システム５０は、露出環境５６において４行４列の露出電極１０（項目１Ａ～１Ｄ、２Ａ～２Ｄ、３Ａ～３Ｄ、及び４Ａ～４Ｄ参照）を備えた壁上の格子配置５１を含む。格子配置５１は、電源２１に電気接続されている。図５は、人が存在する露出環境５６を示している。露出環境５６においては、人が露出電極１０のマット面１１から分離されてもいなければ、露出電極１０のマット面１１への接触が防止されてもいない。

【0050】

また、図５に示すように、露出環境５６には、当該露出環境５６に設置された複数のセンサ５２との無線データ通信機能を有するゲートウェイ５３を含む。図５には示していないものの、ゲートウェイ５３は、無線又は有線電力線通信によって、各装置のＩｏＴモジュール２２Ｄにも接続可能である。ゲートウェイ５３は、システム５０のネットワーク５４とデータ通信状態にあり、ネットワーク５４は、オフサイトサーバ５５に接続されている。オフサイトサーバ５５は、パラメータ設定モジュール５５Ａ、センサ記録モジュール５５Ｂ、及び分析モジュール５５Ｃを含む。

【0051】

図６は、様々な円筒状サンプル６１の試験に関するテストデータ収集箇所を特定した図６－００を含む。テストデータは、図６－００に示すように、床と平行なｘ－ｙ平面における４５°、９０°、及び１３５°の特定の角度において、円筒状サンプル６１の外側中心６２から１メートル又は２メートルで様々に収集されたものである。

【0052】

図７Ａ～図７Ｃは、円筒状ポールに巻き付けられ、電圧パルス源に電気接続された個々の繊維の撚り合わせから成る様々な円筒状サンプル６１に関して実験的に収集されたテストデータ値を記載したチャート（７Ａ－００、７Ｂ－００、及び７Ｃ－００）である。チャート（７Ａ－００、７Ｂ－００、及び７Ｃ－００）にまとめたテストデータは、およそ１０秒間のサンプル時間にわたる平均的なマイナスイオン測定値を表す。チャートのテストデータは、１立方センチメートル当たり１，０００個のマイナスイオン（１，０００ＮＡＩ／ｃｍ^３）の単位で与えられる。

【0053】

図７Ａのチャート７Ａ－００は、図６の図６－００に示すように、円筒状サンプル６１の外側中心６２から１メートル及び２メートルで取得した試験データを与える。図７Ｂのチャート７Ｂ－００及び図７Ｃのチャート７Ｃ－００は、図６の図６－００に示すように、円筒状サンプル６１の外側中心６２から１メートルで取得した試験データを与える。テストデータ収集中の周囲のＮＡＩは、約１３０ＮＡＩ／ｃｍ^３であった。このテストデータは、およそ１０秒間のサンプル時間にわたる平均的なマイナスイオン放出測定値を表す。一組の負電圧パルスの最大プリセット負電圧は、－２０ｋＶとした。

【0054】

図７Ａのチャート７Ａ－００は、難燃剤での処理も撥水剤での処理も施されていない円筒形のココナッツコイアサンプルのテストデータを与える。図７Ｂのチャート７Ｂ－００は、難燃剤で処理された円筒形のココナッツコイアサンプルのテストデータを与える。図７Ｃのチャート７Ｃ－００は、撥水剤で処理された円筒形のココナッツコイアサンプルのテストデータを与える。

【0055】

図７Ａのチャート７Ａ－００は、円筒状サンプル６１の外側中心６２からの距離の関数として、ＮＡＩ濃度の減少を示している。３つのチャート（７Ａ－００、７Ｂ－００、及び７Ｃ－００）のテストデータの比較により示されることとして、（ｉ）ココナッツコイア繊維のＮＡＩ放出は、未処理、難燃剤処理、及び撥水剤処理のココナッツコイアについてほぼ同じであり、（ｉｉ）湿潤であるか乾燥であるかに関わらず、ココナッツコイア繊維の放出は、ほぼ同じＮＡＩ濃度となる。

【0056】

図８は、床と平行なｘ－ｙ平面における円形サンプル８１の試験に関するテストデータ収集箇所を特定した図８－００を含む。円形サンプル８１は、電圧パルス源に電気接続されるものとした。様々な繊維編組の円形サンプル８１は、（ｉ）長さが約２０センチメートルで、（ｉｉ）球状ボール８２の赤道エリアに巻き付け及び取り付けられたものとした。図８－００に示すように、（ｉ）特定の角度９０°、１８０°、及び２７０°で編組から５ｃｍの半径方向距離で、（ｉｉ）床と平行なｘ－ｙ平面においてテストデータを収集した。

【0057】

図９のチャート９－００は、様々な種類の繊維編組の円形サンプル８１に関して実験的に収集されたテストデータ値を記載している。各繊維編組の長さは、約２０センチメートルとした。チャート９－００にまとめたテストデータは、繊維編組の円形サンプルそれぞれの表面から５センチメートルの半径方向距離でのおよそ１０秒間のサンプル時間にわたる平均的なマイナスイオン放出測定値を表す。チャートのテストデータは、１立方センチメートル当たり１，０００個のマイナスイオン（１，０００ＮＡＩ／ｃｍ^３）の単位で与えられる。テストデータ収集中の周囲のＮＡＩは、約１３０ＮＡＩ／ｃｍ^３であった。テストデータは、一組の負電圧パルスの最大プリセット負電圧を－２０ｋＶ及び別途－７ｋＶとして取得した。サンプル編組は、ココナッツコイア、イラクサ（粗目）、イラクサ（細目）、パイナップル、バナナ、ジュット、アバカ、及びヒヤシンスの繊維を含むものとした。

【0058】

チャート９－００に記載の通り、テストデータは、最大プリセット負電圧を－２０ｋＶに設定すると、－７ｋＶと比較してＮＡＩ放出が大幅に改善されることを記載している。また、テストデータは、ｘ－ｙ平面において試験を行った各角度に沿ってＮＡＩ放出が大略一定であったことも実証している。全体としては、ココナッツコイア及び粗目イラクサの編組がその他の繊維種よりも良好なテスト結果となった。これは、ココナッツコイア等の天然繊維の硬質又は毛皮状の性質によって、広い表面積にわたる高いＮＡＩ放出効果がもたらされるものと理論付けられる。個々の繊維の表面凹凸及び鋭い端点によって、高曲率の幾何学的形状の箇所が多数提供され、コロナ放電を別個に促進する多数の電界極大値がもたらされるためである。

【0059】

本発明の第１の実施形態は、（ａ）入力ポート２２Ａ、負電圧生成器２２Ｂ、及び出力ポート２２Ｃを含む電子機器モジュール２２と、（ｂ）個々の繊維の撚り合わせから成るマット面１１を含む露出電極１０と、を備えた露出電極１０のマイナスイオン装置である。入力ポート２２Ａは、電源２１を電気的に受電し、電源２１を負電圧生成器２２Ｂへと電気的に送るように構成されている。負電圧生成器２２Ｂは、（１）電源２１から負電圧源を生成することと、（２）一組の電気的パラメータにおいて、負電圧源を出力ポート２２Ｃに出力することと、を行うように構成されている。一組の電気的パラメータは、（１）最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸと、（２）直流検出閾値以下に設定された最大動作電流と、を含む。露出電極１０のマット面１１は、１つ又は複数の電気接続点１３において、電子機器モジュール２２の出力ポート２２Ｃに直接又は間接的に電気接続されている。マット面１１は、電子機器モジュール２２の出力ポート２２Ｃと直径が２０ミリメートルの研磨ステンレス鋼球を先端に備えた測定プローブとの間の放電イベント中の測定において、最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮを有し、

【数3】

であり、Ｉ_ＴＨは、容量性電流放電検出閾値である。

【0060】

本発明の第１の実施形態の代替実施形態において、マット面１１は、平坦形状で、最大表面積Ａ_ＭＡＸを有し、

【数4】

であり、Ｑ_ＴＨは、電荷放電検出閾値であり、ε_０は、自由空間の誘電率である。
電荷放電検出閾値としては、０．４μＣが可能である。

【0061】

本発明の第１の実施形態の代替実施形態において、マット面１１は、球面形状で、最大半径ｒ_ＭＡＸを有し、

【数5】

であり、Ｑ_ＴＨは、電荷放電検出閾値であり、ε_０は、自由空間の誘電率である。
電荷放電検出閾値としては、０．４μＣが可能である。

【0062】

本発明の第１の実施形態の代替実施形態において、直流検出閾値は、２．０ｍＡである。

【0063】

本発明の第１の実施形態の代替実施形態において、容量性電流放電検出閾値は、２．０ｍＡである。

【0064】

本発明の第１の実施形態の代替実施形態において、最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮは、１０ＭΩ～４０ＭΩの範囲である。なお、本発明は、本代替実施形態が指定する最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮの範囲に限定されず、最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮの全範囲は、１．５ＭΩ～８０ＭΩである。

【0065】

本発明の第１の実施形態の代替実施形態において、個々の繊維の撚り合わせは、ココナッツコイア繊維、ヒヤシンス繊維、ジュート繊維、アバカ繊維、バナナ繊維、パイナップル繊維、及びイラクサ繊維のうちの少なくとも１つで構成されている。なお、本発明は、本代替実施形態において一覧化した天然繊維に限定されず、代替的な天然繊維を本発明に使用することも可能であるし、また、人工ポリマー繊維を本発明に使用することも可能である。

【0066】

本発明の第１の実施形態の代替実施形態において、個々の繊維の撚り合わせは、（ａ）０．１ｍｍ～０．５ｍｍの範囲の平均直径と、（ｂ）０．１５ｍ～０．２８ｍの範囲の平均長さと、を有する難燃性のココナッツコイア繊維で構成されている。

【0067】

本発明の第１の実施形態の代替実施形態において、個々の繊維の撚り合わせは、吸湿性である。天然繊維の吸湿性は、天然繊維の含有水分が当該繊維の主要な導電性物質であることから、天然繊維の重要な特性である。水分を含まない天然繊維は、その抵抗が過度に高くなってしまうため、ＮＡＩ生成に適さない。植物繊維の主成分は、吸湿性の降順に、ヘミセルロース、セルロース、及びリグニンである。これら３つの成分の比率が異なる繊維を選択することにより、特定の湿度に対して露出電極１０の繊維状マット面１１のバルク抵抗率を調節可能となる。

【0068】

また、吸湿性の繊維には、水がオゾンと反応して短寿命のＯＨ^－ラジカルを生成するため、オゾンの放出を抑え得るという利点もある。天然繊維は、吸湿性のレベルが高い。特定の人工ポリマー繊維も同様に吸湿性である。吸湿性の人工ポリマー繊維には、ナイロン、ＡＢＳ、ポリカーボネート、セルロース、及びポリ（メチルメタクリレート）を含む。人工ポリマー繊維は、被覆によって吸湿性を高めることも可能である（例えば、２００１年６月１８日に付与された「Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｈｙｇｒｏｓｃｏｐｉｃｉｔｙ」という名称の日本特許第３１７７７１９Ｂ２号参照）。

【0069】

本発明の第１の実施形態の代替実施形態において、露出電極１０のマット面１１は、（ａ）球状基部若しくは円筒状基部に巻き付けられた個々の繊維の撚り合わせ線、（ｂ）吊りロープ、並びに（ｃ）矩形状マットのうちの少なくとも１つである。

【0070】

本発明の第１の実施形態の代替実施形態において、最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸは、－１８ｋＶ～－２２ｋＶの範囲である。この範囲の最大プリセット負電圧を使用することには、マイナスイオンの効果的な生成を維持しつつ、オゾンイオンの生成を抑えられるという利点がある。なお、本発明は、本代替実施形態が指定する最大プリセット負電圧の範囲に限定されず、最大プリセット負電圧Ｖ_ＭＡＸの全範囲は、－３ｋＶ～８０ｋＶである。

【0071】

本発明の第１の実施形態の代替実施形態において、電子機器モジュール２２は、露出電極１０に組み込まれている。

【0072】

本発明の第１の実施形態の代替実施形態において、（ａ）露出電極１０は、導電性基部１２を含み、（ｂ）個々の繊維の撚り合わせから成るマット面１１は、導電性基部１２上に設置されて、（ｃ）導電性基部１２は、１つ又は複数の電気接続点１３において、電子機器モジュール２２の出力ポート２２Ｃに電気接続されている。本実施形態は、代替として、（ａ）露出電極１０が、絶縁外周１５及び絶縁面１４を含み、（ｂ）導電性基部１２が、マット面１１と絶縁面１４との間に配置されるように構成可能である。また、本実施形態は、代替として、導電性基部１２が、カーボン注入エラストマを含むように構成可能である。

【0073】

本発明の第２の実施形態は、本発明の第１の実施形態及び／又は本発明の第１の実施形態の代替実施形態の装置を２つ以上備えたマイナスイオンパネルシステム５０である。

【0074】

本発明の第２の実施形態の代替実施形態において、システム５０における装置のマット面１１はそれぞれ、（ａ）露出環境５６の壁、天井、若しくは床上の格子配置５１、（ｂ）露出環境５６における一群の球若しくは円筒、並びに（ｃ）露出環境５６における一組の個々のパネル設置部のうちの少なくとも１つにて構成されている。なお、本発明の使用は、この代替実施形態に記載の構成に限定されない。マット面１１の構成の非限定的な例として、（ａ）屋外では、樹木、屋根付き歩道、バス待合所、街灯柱、街路上公共物、及び広告パネルへの設置、（ｂ）屋内では、個室の壁、ランプシェード、サンシェード、及び家具側板への設置が挙げられる。

【0075】

本発明の第２の実施形態の代替実施形態において、各装置の電源２１は、局所的なソーラーパネルによって生成される。

【0076】

本発明の第２の実施形態の代替実施形態において、システム５０は、ゲートウェイ５３、ネットワーク５４、及びオフサイトサーバ５５をさらに備え、システム５０における装置の各電子機器モジュール２２は、ゲートウェイ５３及びネットワーク５４を通じてオフサイトサーバ５５とデータ通信するＩｏＴモジュール２２Ｄをさらに含む。本実施形態は、代替として、（ａ）オフサイトサーバ５５が、システム５０における各装置に対する最新の一組の電気的パラメータを格納するように構成されたパラメータ設定モジュール５５Ａをさらに備え、（ｂ）各装置のＩｏＴモジュール２２Ｄが、ゲートウェイ５３及びネットワーク５４を介したオフサイトサーバ５５のパラメータ設定モジュール５５Ａに対する有線又は無線のデータ通信を行うように構成され、（ｃ）パラメータ設定モジュール５５Ａが、装置に対する最新の一組の電気的パラメータを各装置に送るように構成され、（ｄ）各装置が、パラメータ設定モジュール５５Ａから当該装置のＩｏＴモジュール２２Ｄを介して、当該装置に対する最新の一組の電気的パラメータを受信するように構成されるように構成可能である。本実施形態は、代替として、（ａ）オフサイトサーバ５５が、センサ記録モジュール５５Ｂをさらに備え、（ｂ）システム５０が、露出環境５６に設置され、ゲートウェイ５３及びネットワーク５４を介してオフサイトサーバ５５のセンサ記録モジュール５５Ｂとそれぞれデータ通信する複数のセンサ５２をさらに備え、（ｃ）センサ５２が、温度センサ５２、湿度センサ５２、運動センサ５２、及びマイナスイオン濃度センサ５２のうちの少なくとも１つを含むように構成可能である。本実施形態は、代替として、（ａ）オフサイトサーバ５５が、分析モジュール５５Ｃをさらに備え、（ｂ）分析モジュール５５Ｃが、（ｉ）センサ記録モジュール５５Ｂに格納された選択センサ５２のデータの履歴、及び、（ｉｉ）システム５０における各装置に対する最新の一組の電気的パラメータの概要のうちの少なくとも一方を詳述したシステム５０のレポートを作成するように構成されるように構成可能である。

【0077】

本発明の主要な技術的解決手段は、電流レベル及び／又は電荷放電レベルを検出閾値未満に維持することである。最大動作電流は、電子機器モジュール２２によって、直流検出閾値以下に設定される。最大容量性電流放電は、（ｉ）露出電極１０のマット面１１全体において少なくとも最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮを維持する高抵抗の個々の繊維の撚り合わせのマット面１１上での使用及び（ｉｉ）マット面１１の最小平均抵抗Ｒ_ＭＩＮと整合される最大プリセット負電圧によって、容量性電流放電検出閾値以下に維持される。また、代替実施形態においては、最大表面積Ａ_ＭＡＸの制限によって平坦な露出電極１０のキャパシタンスを制限すること、又は、最大半径ｒ_ＭＡＸによって球状露出電極１０のキャパシタンスを制限することによって、最大電荷放電を電荷放電検出閾値以下に維持することも可能である。

【0078】

これらの電流及び電荷放電特性の制限の結果、露出環境５６においてユーザが触れても、電流又は電荷放電による身体的苦痛及び／又は不快感のない露出電極１０を備えた露出電極１０マイナスイオン装置となる。この設計は、装置がスタンドアロンの消費者製品であるか、２つ以上の装置がシステム５０において使用されるかに関わらず、露出環境５６における露出電極マイナスイオン装置の継続的で安全な動作を可能にする。露出電極１０は、例えばプライベート又はパブリック空間内の人通りが多いエリアの壁又は天井に格子配列５１で設置可能である。’９９３考案とは異なり、露出電極１０の近傍にユーザが存在することで負電圧源を停止させたり、露出電極１０上の容量性電荷を取り除いたりする必要はない。

【0079】

本発明の付加的な技術的解決手段には、ファンを用いない静音動作と、露出電極１０の露出環境５６へのシームレスな融合と、を含む。本発明は、格子配置５１の個々のパネルを壁又は天井に無制限に設置することにより、ＮＡＩを分散して持続的に生成可能とする。

【0080】

天然繊維の審美的特性によって、露出電極１０を露出環境５６へ融合させる能力がさらに促進される。消費者は、様々な色及びサイズのパネルの選択によって、空間の雰囲気を演出することができる。また、天然繊維のマット面１１は、観葉植物と異なり、触れても静電気が発生せず、定期的な水やりも不要である。本発明の好ましい材料であるココナッツコイアは、湿潤又は乾燥のいずれを問わず、また、処理済み又は未処理のいずれを問わず、高いＮＡＩ放出性能（図７及び図９参照）を有する低コストの再生可能農業副産物である。

【0081】

露出環境５６に設置されたセンサ５２及び任意選択としてのＩｏＴモジュール２２Ｄを各電子機器モジュール２２に含むことにより、システム５０のリモート管理を付加的に提供可能となる。センサ５２には、温度センサ、湿度センサ、及びマイナスイオン濃度センサを含み得る。このように、露出環境５６におけるセンサ５２からのフィードバックの使用により、オフサイトサーバ５５を介して、装置の電気的パラメータを最適化することができる。

【0082】

また、本発明のマット面１１は、特に－１８ｋＶ～－２２ｋＶの好ましい電圧範囲に関して、低オゾン放出のＮＡＩ設計を可能にする。マット面１１は、多数の個々の繊維の撚り合わせを有する。各繊維は、その長さに沿う粗い縁部及び鋭い遠位端を有するため、局所的な電極として作用する多数の箇所を生成する。マット面１１の全体に複数の局所的な電極を備えることにより、高いＮＡＩ放出レベルを維持しつつ、最大プリセット負電圧を抑えることができる。

【0083】

天然繊維の吸湿性は、天然繊維の含有水分が当該繊維の主要な導電性物質であることから、好適なＮＡＩ生成のための天然繊維の十分な導電性を可能にする。水分を含まない天然繊維は、その抵抗が過度に高くなってしまうため、ＮＡＩ生成に適さない。また、天然繊維の本質的な吸湿特性により、放出電極で利用可能な水の量が増えることから、天然繊維の使用によってオゾンの生成も抑えられる可能性が高い。水がオゾンと反応することで短寿命のＯＨ^－ラジカルが生成されるとともに、このプロセスにおいて、オゾン濃度も低下する。

【0084】

以上、本明細書においては、種々態様及び実施形態を開示してきたが、上記開示内容に目を通した当業者には、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、本発明の他の様々な改良及び適応も明らかとなるであろうし、このようなすべての改良及び適用もまた、添付の特許請求の範囲に含まれることが意図されることが明らかとなるであろう。本明細書に開示の種々態様及び実施形態は、例示を目的としたものであって、何ら限定を意図するものでもなく、本発明の真の範囲及び思想は添付の特許請求の範囲により示される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】