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使用负离子和臭氧改善空气质量 成为世界追求的新常态时代的家电的标准功能(后篇)

※ 本篇文章面向日本国内,中文版翻译仅供参考。

在全世界各地,为了预防新冠病毒感染保护自身而采取对策、希望将居住空间改造成为安全、舒适的生活环境的消费者正在增加。因此对被嵌入于空气净化器和空调等设备之内、通过负离子和臭氧的效果改善空气质量的“负离子发生器/臭氧发生器”的期待也越来越高。为了向全球消费者提供具有改善空气质量功能的家电产品,需要易于操作、可以根据使用场合制造浓度适当的负离子及臭氧的电子元件。我们向村田产品企划有关负责人就负离子发生器/臭氧发生器的工作原理、村田模块的独特优势以及除去PM2.5的证据等进行了采访。

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模块事业本部 电源模块事业部主管 横山

通过施加高电压来生成负离子及臭氧

――请介绍一下负离子发生器和臭氧发生器的区别。

负离子发生器是将空气分子进行离子化,生成并释放离子(如 O2-、OH-、N2+等)。一部分产品会在释放离子时同时释放臭氧(O3)。而另一方面,臭氧发生器则是用氧分子(O2)高效制造并释放臭氧。并不会生成离子。发生器的构造各不相同,是作为不同产品提供给客户的。

――两者各自是以什么样的原理生成离子、臭氧并取得除去空气中的悬浮微粒以及除菌除臭等效果的呢?

负离子发生器通过向针状电极施加直流高电压让电荷集中、形成电晕放电,以此给周围的空气分子附加能量,让分子之间发生电子交换(图4)。而接收了电子的分子会成为负离子。村田通过采用特有的负离子发生结构在施加高电压时可以同时生成臭氧。

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图4 负离子发生器的负离子产生原理和发生器的结构

离子具有电荷,用这种电荷的库仑力来吸引捕获悬浮微粒,将其从空气中除去。一般会使用这项功能除去空气中的灰尘等。

空气净化器等产品也会使用过滤器除去微粒,将其与负离子发生器并用可以促进对灰尘和微粒的捕获,用过滤器更有效地除去灰尘等。

――那么臭氧发生器是以什么样的原理来工作的呢?

臭氧发生器是通过向在内部形成了电极的陶瓷基板施加交流高电压让基板表面发生放电(图5)。于是氧分子就会因放电能量而分解为氧原子。而分解后的氧原子和其他氧分子结合就会生成臭氧。

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图5 臭氧发生器的臭氧产生原理和发生器的结构

臭氧具有氧化能力。可以利用这项特性进行除菌、抗病毒和除臭。

运用之前积累的高电压技术和陶瓷基板技术进行开发

――请介绍一下村田开始开发负离子发生器/臭氧发生器的时间及其原委。

针对2000年左右的负离子热潮,村田从2004年左右开始着手开发负离子发生器。负离子不仅在当初所说的治愈方面有功效,像PM2.5等这样会危害健康的微粒成为了社会问题,作为可以除去这些微粒的一种手段负离子备受瞩目,负离子发生器开始被装载于各种家电产品之上。

制造负离子发生器需要高压电源以及陶瓷基板等技术。村田通过在高压电阻、高耐压电容器以及以回扫变压器为前身的高压变压器等产品上的开发拥有了制造负离子发生器所需的所有技术。而且作为村田的基础技术,我们在陶瓷烧成以及叠层技术上拥有多年经验,如果能够充分发挥这些经验,村田就可以开发出具有更高性能的负离子发生器。这就是我们开始着手开发负离子发生器的原委。

而且我们成功地开发出了具有很高的可靠性并且实现了小型模块化的负离子发生器。此后通过在使用陶瓷基板的负离子发生器的结构上进行进一步改良,又成功地开发出只产生臭氧的臭氧发生器。

――能介绍一下现在的生产规模吗?

现在对于新冠病毒对策用途方面的洽购咨询有所增加,日本市场和海外市场加在一起每个月有40万~50万台模块的出货。今后在生活方式向新常态转化的过程中,如果负离子发生器和臭氧发生器能作为空调等设备的标准功能进行装载,那么数量还会进一步增加。

可以取得复合效果、具有很高可靠性的村田模块

――许多企业开始利用负离子和臭氧等开发用于除菌、除臭等方面的技术,并将其装载到了家电产品上。请介绍一下村田的负离子发生器和臭氧发生器与这些产品相比都有什么优势。

村田负离子发生器的特长是使用1台负离子发生器模块就可以生成负离子和臭氧这两种物质。因此在将其装入空气净化器以及空调后,可以制造出可望取得空气净化和除菌除臭等多重复合效果的应用产品。

此外,村田的发生器可以在低电压下生成负离子和臭氧。实现低电压化会降低故障率,而且可以抑制异物对发生器的附着和放电针的腐蚀,延长产品的寿命。

――以使用者的角度来说,肯定是希望只要打开空气净化器等产品就能立刻体验到效果,所以这是一项非常可心的优点。

但臭氧这种气体有可能会影响人体健康,所以因为经常使用设备随便就让臭氧含量浓度过高是很危险的。村田的产品可以实施调控,在不涉及人的场合产生高浓度的臭氧,而在其他时候控制臭氧的产生。我们还在准备将臭氧产生量降至最低型的负离子发生器。

根据使用国家、地区的不同,有些地方对臭氧的生成量有限制规定,因此为了制造出可以符合销售当地法令的应用设备,对臭氧浓度的控制将会变得非常重要。

――原来随便进行高浓度化并不是一件好事呢。

将发生器和电源分开,提高应用设备的设计自由度

而且因为采用了将发生器和高压电源分开的结构,实施嵌入时应用设备的机器设计自由度较高,这一点也是优势之一。因为要产生高电压,所以实际安装位置可能会有限制,而通过采用分离结构,装载自由度会变得更大。此外,需要用风扇等将生成的负离子及臭氧照射到对象物体或进行扩散,如果将发生器和高压电源安装在同一个地方有可能会妨碍风的流动。若是村田的模块,就可以将发生器和高压电源安装到不同的地方,更易于打造出理想的环境。

――可靠性高、易于嵌入应用设备这一点今后将会成为应用设备扩展上的一项巨大优势吧。

我们会对发生器和高压电源的规格进行反复推敲,以发挥其性能的理想方式提供村田的负离子发生器模块和臭氧发生器模块。有很多企业会从多家不同公司采购部件制造应用设备,如果电源的电压过高,臭氧的生成量也会过高,还可能给发生器带来损伤,而电压过低则有可能无法产生负离子和臭氧。通过将两者放在一起进行设计,我们调整、提供的产品效果既好、可靠性又高。

准备了根据使用场合对规格进行了最优化的产品

――请介绍一下现在正在提供的负离子发生器/臭氧发生器的产品阵容。

我们为总是需要使用负离子进行空气净化的空气净化器和空调等准备了4个类型的负离子发生器。其中包括可以生成臭氧型和与此相反尽量抑制臭氧生成型,可以根据所需功能进行选择。负离子发生器中既有输入直流电源型也有输入交流电源型,此前我们输入交流电源型产品支持的电压为AC220~240V,2021年的春天将增设输入电压为AC100~120V的产品。而且考虑到客户的使用难度,还备有发生器和高压电源连接线长度各异的产品。

除了这4种产品之外,我们还准备了可以生成正离子的型号和可装入吹风机等产品以有效消除静电的型号。

另一方面,如果只需要除菌、除臭功能,我们为其准备了臭氧发生器。现在有4种生成量不同的臭氧发生器。具有使用外部信号进行ON/OFF的功能,使用企业可以将臭氧浓度设定成适于自己安装的大小。而且还有装了加热器、在湿度很高的环境下也可以进行使用的产品。在我们的设想中,这类产品将在洗碗机以及洗衣机等湿度较高的环境下发挥作用。村田计划今后发售可以制造出更多臭氧的产品。

――村田对使用场合进行了周详的考虑,准备的产品规格齐全,囊括了所有需求。

我们计划今后将更加细致周到地考虑产品的使用场合,不断扩充产品阵容。在对全球拓展进行考虑时,有反馈说面向欧洲和亚洲的AC输入型模块更易于操作。以往被采用到数码设备上,是因为有设备内部DC输入,要利用此电压所以采用了DC输入型产品,但我认为在新常态下为了能让除菌功能成为所有设备的标准装载功能则需要AC输入。

――请介绍一下能够证明在按照设想使用时可获得效果的证据。

负离子发生器生成的负离子对空间内的PM2.5会有多大的净化效果,村田在公司内部对此进行了评估,我向大家介绍一下评估的结果(图6)。直径在2.5μm以下的微粒被称为PM2.5,在我们实验对象的空间悬浮微粒中,粒子直径在0.3μm~0.5μm之间的约占85%,在0.5μm~0.7μm之间的约占10%,0.7μm以上的约占5%。

而其中直径在0.3μm~0.5μm之间的微粒,如果放任不管的话它们就会永远漂浮在空气当中。开动负离子发生器能够加强对其捕获,我们得到验证在负离子发生器工作60分钟后这种大小的微粒会减少40%以上。

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图6 村田的负离子发生器对PM2.5的除去效果

――在所有东南亚地区(如中国和韩国等),PM2.5大气污染都成为了社会问题。结果显示,为了保持健康我们离不开它。

再加上负离子发生器/臭氧发生器还有除菌、抗病毒的功效。

刚觉得新型冠状病毒感染在全球平息下去了结果第二波、第三波又来了,而且流行规模变得更大。继续坚持实施一些对策将成为一件必要的事。在新常态生活中,村田的负离子发生器/臭氧发生器如果能为社会做出贡献,哪怕只有一点,我都会非常高兴。

在暗中除去看不见的威胁的负离子发生器/臭氧发生器

我们身边确实存在看不见的威胁——因为新冠疫情,全世界的人都需要拥有这样的意识进行生活。而且不只是冠状病毒,PM2.5、细菌、过敏原等,我们生活在众多看不见的威胁之下。如果对这些我们也能和对冠状病毒一样有明确意识,并且扎扎实实地实施对策,就可以拥有更安全、更健康、质量更高的生活。

全世界的消费者都开始追求居住空间的卫生和清洁化,而作为对这些需求的回应,村田宣布今后将会继续开发、提供具有更有效的特性的负离子发生器/臭氧发生器。但因为只是一种协助工具以应对看不见的危胁,所以不容易感受到其效果。因此为了清楚地展示出负离子发生器/臭氧发生器的功效,村田正在和大学以及评估机构一起不断设想各种使用场合进行实验和取证。报道中介绍了在PM2.5上的功效证据。我们还保存了其他多种(如除臭、防霉等)功效的试验结果。

因为消费者对健康维持和卫生管理意识的提高,能够除去看不见的危胁的功能正在逐渐成为空调等家电产品应有、必备的功能。村田的负离子发生器/臭氧发生器将成为暗中帮助我们保护健康的可靠存在。

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