西川和男Kazuo Nishikawa过在空气中进行等离子放电产生出化学反应性 极强的臭氧和浮游菌来进行空气净化的研究相 当活跃同真空状态中的离子相比，在普通大气压 下通过等离子体放电产生的离子，因压力大， 电离度非常小，计测亦较困难，所以很难掌握 它的行动轨迹我们对在普通大气压下由等离 子体放电产生的正负离子，用二层同心圆筒方 法对离子的浓度进行了测试然后对使用飞行 时间分解型质量分析装置所生成的离子也进行 了相同的测试根据实验结果，尤其是对重视 了空气净化效果后进行的实验结果发现，在正 负离子束的相互作用下能大量的杀灭空气中的 游菌，有效地净化环境在此实验的基础上， 我们成功地开发了利用等离子放电产生离子束实验装置及方法利用等离子放电产生的离子束进行空气净化的技术Air Purification Technology by means of Cluster Ions Generated by Discharge Plasma野岛秀雄Hideo Nojima通过向空气中释放正、负离子束来达到净 化空气目的的全新概念的空气净化技术已开发 成功用二层同心圆筒的方法对在普通大气压 下由放电等离子体产生的正、负离子的浓度进 行了测定，然后对使用飞行时间分解型质量分 析装置所生成的离子也进行了相同的测定，其 结果证明离子束是由H+（H2O）和O- （H2O） （其中的m，n均为整数）构成的。
进一步关¥ 空气的净化效果，发现在正、负离子束的相互 作用下能成功地高效地杀死空气中的浮游菌， 灭菌率可达到约90%We have developeda novel air purificationTechnology by心ns of posiEHy and negaE进行空气净化的全新概念的空气净化技术』在 Charged ClUSter、. T" poSitivelyand 本文中将就在空气中产生的正、负离子的基本negatively charged cluster ions are generated by特性及由此开发出来的兀器件的空气环境净化 dischargplasmaat atmospheripressure. The ion特性进行阐述 density was measured by the double co-cylinder method. Moreover, the generated ion species were.identified.ytime-of-flighfessspectrometerLtwasconfirmetlhatthestructuresf thepositively andnegativelyhargecionswereH+(H O) , and O-(HO), respectively. We have examined the air 2 npurification properties of positively and negatively charged cluster ions. The suspended bacterias consideretdobe dueto theinteraction of positivelyndnegativelyhargeadusteiions.前言近年来，由于居住环境的高度密封化，人 们对去除空气中的有害分子及浮游菌、造就健 康舒适的居住环境的愿望越来越强烈。
为此通1.1离子发生元件图1为离子发生电极的剖面图在大气压 下用平板状表面放电元件对放电等离子体进行 实验通过在电极间交替施加正高压和负高压， 使电极表面产生端面放电，由大气压下的放电 等离子体产生正、负离子高电压印加电极图1 离子发生电极的剖面图1.2正、负离子的浓度测定由图2所示，离子浓度测定装置是使用被 称为胶凝介质电容的二层同心圆筒法对空气中 离子进行计数的方式其流量（0）1666.7cnb/sec, 圆筒长（L）为24cm,内筒的半径（r0）为1 cm, 外筒的内径（r1） 2.6cm,对外筒的施加电压V， 设定为±13.0V，临界移动度为1cm2/V.s以上的 离子进行测定测试条件为在长20cm，直径为 5.5cm的圆筒内放置离子发生元件，在风量为 0.36m3/min的空气流通状态下，对在离气流吹 出部位10cm处空间的离子浓度进行测定的此 时空气的温度保持在18±1 C,湿度应保持在43 ±2%RH之间图2 离子浓度测定装置1.3正、负离子的质量光谱的测定均由飞行时间分解型质量分析器对正负离 子的质量光谱进行测定1.4对空气中的浮游细菌的灭菌实验空气中浮游细菌的灭菌实验是当离子产生 之后，经一定的时间对空气中的浮游细菌数量 进行测定。
在温度25 C，相对湿度42%， 13.5m3（2.0m*2.5m*2.7m）的区域内喷洒菌雾，使 空气中含菌浓度达到1000个/m3用Biotest空 气采样器（40L/min,4分钟取样）采集浮游菌， 用寒天培养基培养后，检测细菌数量实验菌 是类似大肠杆菌、真菌等霉菌中的一种，叫 kuladosupolyumu1.5针对香烟烟雾中的氧化亚碳（即一氧 化二氮）的消除实验测定实验用箱为1m3（1m*1m*1m）用丙烯树脂 做成的密封容器，箱内放有带有送风装置的离 子发生器混合搅拌器及烟雾吸入器、启动吸烟 机，同时点燃5支香烟（MILDSEVEN），使离子 发生器动作并用管式气体检测器测定氧化亚氮 浓度的实时变化实验中，箱内的环境温度应 保持在23±3°C，湿度应保持在50±10%RH2.实验结果及考察2. 1离子的发生特性在这次实验中发现，所用离子发生器产生 的正、负离子各有数万个/cm3,发生的程度基本 相同2. 2正、负离子的同定义图3为正离子的质量光谱，并得知正离子 的质量数以18为间隔进行表现的如 19,37,55,73……由此可知正离子是由氢离子 H+生成的在其周围配置着水分子后形湘+（H2O） m构造的离子束。
图3 正离子的质量光谱.ecn-evwuusu- &一A I L ・ A i . •» - r100 200 300 400图4 负离子的质量光谱图Mass Number (m/z)正离子束 负离子束图5 正，负离子束模式图照片1 大肠菌繁殖照片图4为负离子的质量光谱图并得知负离 子的质量数也是以18为间隔进行表现的，如32, 50，68……由此可知负离子是由氧离子O-生2 成的，在其周围配置水分子后形成O- （H20） n 构造的离子束 2图5为由离子发生器产生的正，负离子束 的模式示意图3 .用于净化空气3.1对空气中浮游细菌的灭菌效果3.1.1对浮游细菌（大肠菌）的灭菌效果图6为空气中的大肠杆菌浓度随时间变化 情况的表示向空气中释放浓度为5万个/cm3 的正、负离子束，过一小时后确认发现原空气 中90%的大肠杆菌被杀死照片1为采样后用寒 天培养基培养24小时后的示意图在无正、负 离子的情况下发现有大肠杆菌的群体，而在有 正、负离子作用的情况下未发现存在大肠杆菌 的群体由此可知，在正、负离子存在的环境 中大肠杆菌会死亡图6 正，负离子束除去浮游大肠菌浓度随时间变化情况a.有正、负离子的情况 b.无正、负离子的情况图7 正、负离子发生和仅有负离子发生时的杀菌特性图7为正、负离子发生和仅有负离子发生 时的杀菌特性表示图。
仅有负离子（浓度5万 个/cm）发生的情况下，经一小时后细菌的残存 率仍有85% （杀菌率15%），灭菌效果非常弱小 然后加入正离子，在正、负离子各自浓度为5 万个/cm的情况下，经一小时后，细菌的残存率 仅为16% （杀菌率84%），取得了显著的灭菌效 果由此认识到只有正、负离子束的相互作用 才能有效的杀灭细菌3.1.2对浮游真菌（霉菌）的杀菌效果图8为空气中浮游真菌浓度的随时间变化 的示意图按正、负离子在空气中放出各自浓 度为5万个/cm，经一小时后确认发现，对浮游 真菌的杀菌效果达到90%照片2为正、负离子 发生和仅有负离子发生时霉菌的繁殖情况表 示经10天放置后，仅有负离子发生的实验中 仍见到霉菌繁殖，而在正、负离子同时存在的 情况下未发现有霉菌繁殖由此可知，只有在 正、负离子束的相互作用下才能有效地抑制霉菌繁殖图8 正，负离子束除去空气中浮游真菌浓度随时间变化情况照片2 霉菌繁殖的情况：（a）正、负离子发生时（b）仅有负离子发生时图10 使用活性碳时，有无正、负离子对香烟烟雾中氧化亚氮的消除效果a活性碳b活性碳+正、负离子束图9 正、负离子束杀死浮游菌的分子结构3.1.3正、负离子束杀死浮游菌的分子 结构图9为正、负离子束杀死浮游菌的分子结 构示意图。
即由正、负离子束对浮游在空气中 的细菌，真菌（霉菌）等进行包围并在细菌表 面通过正、负离子束的化学反应生成 OH及 样2,由此让细菌死亡3. 2香烟烟雾中氧化亚氮的消除效果图10为针对香烟烟雾中的氧化亚氮，使用 活性碳过滤器及在使用活性碳过滤器的同时附 加正、负离子束情况下，氧化亚氮残存率随时 间变化的情况表仅使用活性碳时的氧化亚氮 残存率为50%，且达到吸附饱和状态然而使用 活性碳再加正、负离子束的情况下氧化亚氮完 全被除去由此得知，因增加了正、负离子使 对消除香烟烟雾中氧化亚氮的消除效果是由于 加入了正、负离子而被大幅度提高了3.3自然界中的离子浓度表1所表示的为自然界中的正、负离子浓 度已经知道在森林中正、负离子的浓度程度 几乎是相同的，正、负离子是保持平衡的而 高速公路附近办公室等空气受污染的地方正、 负离子的浓度很低只有森林中的5〜20%另外， 在办公室内正离子的浓度偏高，正、负离子的平衡状态遭到破坏至此才明确到空气清晰、 舒适的森林同空气混浊的办公室的异样感的原 因是由于正、负离子的平衡度及浓度存在很大 的差异的因素依据上述实验结果，本公司于 2001年开发的离子元件能够通过感应器感知空 气的污染程度，释放出同等比例的正负离子实 现净化空气，这种方式称为CLEAN MODE。
也可 以通过释放多量的负离子来调整离子平衡，达 到使人精神振奋的效果，这种方式称为REFRESH MODE本公司的产品可以自由切换这两种方式 照片3为所开发的离子发生器照片表1自然界中的正、负离子浓度负离子正离子个/cm3森林4, 100~4, 3004, 100~4, 200高速道路附近（屋外）700~800700~800办公室内50~100200~300照片3 离子发生器的照片总结针对开发成功的离子发生器生成的正、负 离子的基础特性和空气净化特性进行了调查， 并将结果由如下几点进行表述说明（1） 产生的正离子和负离子的浓度基本相 同正氢离子和负氧离子在配位水分子后形成 离子束2） 在正、负离子束的相互作用下能有效 的杀灭空气中的浮游细菌3）在活性碳上附加正、负离子能有效的 消除香烟烟雾中的氧化亚氮4 ）得知同空气受到污染的办公室环境相 比较，使人感觉到空气清新舒适的森林环境是 由于正、负离子的浓度保持着平衡及浓度值高 的原因所致此次开发成功的利用正、负离子进行空气 净化的技术对环境净化已显示出多方面的优秀 特性，并已被装载于空调器（空调、空气清新 器、除湿器、加湿器、暖风机）以及电冰箱上 进入了人们的家庭。
今后，在家用电器以外的 其他领域应该亦能得到广泛的应用谢辞在此对分子科学研究。