JP2009131829A - 荷電装置、空気処理装置、荷電方法、及び空気処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】拡散荷電方式を採用した荷電装置及び荷電方法と空気処理装置及び空気処理方法において、ケーシング内だけで塵埃の帯電と捕集を完結させることができるようにして、装置の大型化も防止できるようにする。
【解決手段】被処理空気中の浮遊粒子を帯電させる荷電部（20）を備えた荷電装置や、この荷電装置を備えた空気処理装置（空気浄化装置）において、荷電部（20）に、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と、拡散荷電方式の第２荷電部（20b）とを併用する。
【選択図】図４

Description

本発明は、被処理空気中の塵埃などの浮遊粒子を帯電させる荷電装置と荷電方法、及び帯電させた塵埃を捕集する空気処理装置及び空気処理方法に関し、特に、塵埃等の浮遊粒子を小さなスペースで確実に帯電させる技術に関するものである。

従来の空気処理装置として、特許文献１には、電気集塵部を有する本体と荷電部を有する荷電ユニットとが着脱自在に構成された空気浄化装置が開示されている。この空気浄化装置では、荷電ユニットで生成したイオンを室内に放出して空気中に浮遊する塵埃と結合させることで塵埃を帯電させ、この塵埃を空気浄化装置の本体にファンで吸い込んで電気集塵部で捕集するようにしている。
特開２００６−１１６４９２号公報

しかし、上記特許文献１の装置では、室内空間で塵埃をイオン化させるようにしているので、装置の電気集塵部に取り込む前に、部屋の壁などに塵埃が付着して壁が汚れるおそれがある。

また、この特許文献１のようにイオンを拡散させて塵埃を帯電させる方式では、一般に、大きなスペースが必要である。そのため、空気浄化装置のケーシング内だけで塵埃の帯電と捕集を完結させようとするとケーシングが大型化するので、実用化するのが困難になる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、荷電部で発生させたイオンを拡散させる方式を採用した荷電装置及び荷電方法と空気処理装置及び空気処理方法において、ケーシング内だけで塵埃の帯電と捕集を完結させることができるようにして、ひいては装置の大型化も防止できるようにすることである。

第１の発明は、被処理空気中の浮遊粒子を帯電させる荷電部（20）を備えた荷電装置を前提としている。

そして、この荷電装置は、上記荷電部（20）が、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と拡散荷電方式の第２荷電部（20b）とを備えていることを特徴としている。

この第１の発明では、空気中の浮遊粒子は、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と拡散荷電方式の第２荷電部（20b）とを通過することにより帯電する。この発明では拡散荷電方式に衝突荷電方式も併用しているので、第２荷電部（20b）での浮遊粒子の帯電のために必要なスペースを小さくできる。また、拡散荷電用のスペースを小さくできるので、装置のケーシング内で塵埃等の浮遊粒子の帯電を完結できる。

第２の発明は、第１の発明において、上記第２荷電部（20b）に設けられる放電電極（25）が、帯状部材の少なくとも一方の縁部に所定間隔で略三角形の板状突起を有する板状電極により構成されていることを特徴としている。

この第２の発明では、拡散荷電方式の第２荷電部（20b）の放電電極（25）に略三角形の板状突起を有する電極を用いており、板状突起の先端を尖らせて針状電極に近い形状にすることで、放電電極（25）の先端に電界が集中してイオンが飛び出しやすくなる。

また、第３の発明は、第１の発明において、上記第２荷電部（20b）に設けられる放電電極（25）が鋸歯状電極により構成されていることを特徴としている。

この第３の発明では、拡散荷電方式の第２荷電部（20b）の放電電極（25）に鋸歯状電極を用いており、鋸歯状電極の先端を尖らせて針状電極に近い形状にすることで、放電電極（25）の先端に電界が集中してイオンが飛び出しやすくなる。

第４の発明は、第１の発明において、上記第２荷電部（20b）に設けられる放電電極（25）が針状電極により構成されていることを特徴としている。

この第４の発明では、拡散荷電方式の第２荷電部（20b）の放電電極（25）に針状電極を用いているので、放電電極（25）の先端に電界が集中してイオンが飛び出しやすくなる。

第５の発明は、第２，第３または第４の発明において、上記第２荷電部（20b）に設けられる対向電極（26）が、上記放電電極（25）の放電方向から偏倚した位置に配置されていることを特徴としている。

この第５の発明では、第２荷電部（20b）の放電電極（25）からイオンが飛び出す方向に対してずれた位置に対向電極（26）を設けるようにしているので、イオンが対向電極（26）に到達しにくくなる。したがって、イオンが空気中に拡散しやすくなる。

第６の発明は、第１から第５の発明の何れか１つにおいて、被処理空気の流れ方向に対して上流側に上記第１荷電部（20a）が配置され、下流側に上記第２荷電部（20b）が配置されていることを特徴としている。

この第６の発明では、被処理空気はまず第１荷電部（20a）を通過し、次に第２荷電部（20b）を通過する。ここで、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と拡散荷電方式の第２荷電部（20b）を比べると、荷電量は、荷電時間が短い場合は衝突荷電が有利であるのに対して荷電時間が長くなると拡散荷電が有利になる。そのため、上流側を衝突荷電方式にして下流側を拡散荷電方式にすると、十分な荷電量を得やすくなる。

第７の発明は、第６の発明において、上記第１荷電部（20a）の放電電極（25a）と上記第２荷電部（20b）の放電電極（25b）が一体型放電電極（25）により構成され、上記放電電極（25）に対して、気流上流側に上記第１荷電部（20a）の対向電極（26a）が配置され、気流下流側に上記第２荷電部（20b）の対向電極（26b）が配置されていることを特徴としている。

この第７の発明では、第１荷電部（20a）の放電電極（25a）と第２荷電部（20b）の放電電極（25b）を一体型にして、第１荷電部（20a）側を第２荷電部（20b）側よりも上流側に配置しているので、放電電極（25）の構成を簡単にしつつ、十分な荷電量を得ることができる。

第８の発明は、第７の発明において、上記一体型放電電極（25）が上記第１荷電部（20a）の放電電極（25a）を構成する第１放電部（25a）と上記第２荷電部（20b）の放電電極（25b）を構成する第２放電部（25b）とを備え、上記第１荷電部（20a）の対向電極（26a）と上記第２荷電部（20b）の対向電極（26b）が一体型対向電極（26）により構成されて、該一体型対向電極（26）が第２放電部（25b）よりも第１放電部（25a）の近傍に配置されていることを特徴としている。

この第８の発明では、対向電極（26）を一体化して、被処理空気の流れ方向の下流側に位置する第２放電部（25b）よりも上流側に位置する第１放電部（25a）の近傍に該対向電極（26）を配置しているので、構成を簡単にすることが可能であり、しかも、第１放電部（25a）と対向電極（26）の間では衝突荷電が起こりやすく、第２放電部（25b）と対向電極（26）の間では拡散荷電が起こりやすくなる。

第９の発明は、第１から第８の発明の何れか１つにおいて、上記第２荷電部（20b）の対向電極（26）が、頂点角度が鈍角になった断面多角形の棒状電極により構成されていることを特徴としている。

第１０の発明は、第１から第８の発明の何れか１つにおいて、上記第２荷電部（20b）の対向電極（26）が、断面円形の棒状電極により構成されていることを特徴としている。

この第９，第１０の発明では、対向電極（26）において電界がエッジに集中しないため、イオンが拡散しやすくなる。

第１１の発明は、第９または第１０の発明において、上記第２荷電部（20b）の対向電極（26）の対角寸法または直径寸法が、放電電極（25）と対向電極（26）間の寸法の１／５以下でゼロ（mm）より大きいことを特徴としている。

この第１１の発明では、放電電極（25）と対向電極（26）の間の寸法に対して十分小さい寸法に対向電極（26）の径寸法ないし対角寸法を設定しているため、対向電極（26）の表面積が小さくなり、イオンの吸収が抑えられる。

第１２の発明は、第９から第１１の発明の何れか１つにおいて、上記第２荷電部（20b）の対向電極（26）に対して放電電極（25）と反対側に空間（S1）が設けられていることを特徴としている。

この第１２の発明では、放電電極（25）と対向電極（26）によって、対向電極（26）の裏側（放電電極（25）と反対の空間（S1）側）に回り込む電気力線が形成される。イオンは放電電極（25）と対向電極（26）の間の直線的な電気力線に沿って飛ぶと対向電極（26）に吸収されやすいが、対向電極（26）の裏側に回り込む電気力線に沿って飛ぶと対向電極（26）に吸収されにくくなる。そのため、この空間（S1）でイオンの拡散成分が発生し、拡散荷電が行われる。

第１３の発明は、第９から第１１の発明の何れか１つにおいて、上記第２荷電部（20b）の対向電極（26）の外周全域に空間（S2）が設けられていることを特徴としている。

この第１３の発明では、第１２の発明と同様に、対向電極（26）の裏側に回り込む電気力線も形成されるので、その空間（S2）でイオンの拡散成分が発生し、拡散荷電が行われる。

第１４の発明は、第１２または第１３の発明において、上記第２荷電部（20b）の対向電極（26）が被処理空気の流れる空気流路内に配置されていることを特徴としている。

この第１４の発明では、第２荷電部（20b）の対向電極（26）が被処理空気の流れる空気流路内に配置されているので、第２荷電部（20b）の放電電極（25）から飛び出して対向電極（26）に入射するべきイオンが気流の影響を受け、対向電極（26）に飛び込まずに空気中に拡散しやすくなる。

第１５の発明は、第１から第１４の発明の何れか１つにおいて、上記放電電極（25）を流れる電流をＩ１とし、対向電極（26）を流れる電流をＩ２とすると、両電極（25，26）には、衝突荷電電流（Ｉ２）と、拡散荷電電流（Ｉ１−Ｉ２）の両方が流れるように構成されていることを特徴としている。

この第１５の発明では、放電電極（25）を流れる電流よりも対向電極（26）を流れる電流の方が小さければ、それが第２荷電部（20b）における拡散荷電電流（Ｉ１−Ｉ２）となり、対向電極（26）を流れる電流が存在すれば、それが第１荷電部（20a）における衝突荷電電流（Ｉ２）となる。つまり、これらの２種類の電流が存在すれば、衝突荷電と拡散荷電が同時に起こっていることになる。

第１６の発明は、第１５の発明において、電流全体に対する拡散荷電電流の割合が５％以上であって６０％以下であることを特徴としている。

また、第１７の発明は、第１６の発明において、電流全体に対する拡散荷電電流の割合が１０％以上であって３０％以下であることを特徴とし、第１８の発明は、第１７の発明において、電流全体に対する拡散荷電電流の割合が１５％以上であって３０％以下であることを特徴としている。

第１６の発明では、電流全体に対する拡散荷電電流の割合を５％以上であって６０％以下にし、第１７の発明では上記割合を１０％以上であって３０％以下にし、第１８の発明では上記割合を１５％以上であって３０％以下にしているので、衝突荷電方式と拡散荷電方式を有効に使うことができる。つまり、十分な量の拡散荷電イオンが得られるので、サブミクロンオーダー（１μｍ未満）の粒子を効率よく帯電させることが可能となる。

第１９の発明は、被処理空気中の塵埃を帯電させる荷電部（20）と、帯電した塵埃を捕集する電気集塵部（30）とを備えた空気処理装置を前提としている。

そして、この空気処理装置は、上記荷電部（20）が、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と、拡散荷電方式の第２荷電部（20b）とを備える第１から第１８の発明の何れか１つの荷電装置により構成されていることを特徴としている。

この第１９の発明では、衝突荷電方式と拡散荷電方式とを併用して空気処理装置を構成しているので、空気中の塵埃などの浮遊粒子をミクロンオーダー（１μｍ以上）のものからサブミクロンオーダー（１μｍ未満）のものまで効率よく帯電させて捕捉できる。また、衝突荷電方式と拡散荷電方式を併用したことにより、装置のケーシング内で塵埃等の荷電を完結でき、しかも装置を小型化できる。

第２０の発明は、被処理空気中の浮遊粒子を帯電させる荷電工程を行う荷電方法を前提としている。

そして、この荷電方法は、上記荷電工程が、衝突荷電方式の第１荷電工程と、拡散荷電方式の第２荷電工程とを行う工程であることを特徴としている。

この第２０の発明では、空気中の浮遊粒子は、衝突荷電方式の第１荷電工程と拡散荷電方式の第２荷電工程とを経ることにより帯電する。この発明では拡散荷電方式に衝突荷電方式も併用しているので、第２荷電部（20b）での浮遊粒子の帯電のために必要なスペースを小さくできる。また、拡散荷電用のスペースを小さくできるので、この方法を採用する装置のケーシング内で塵埃等の浮遊粒子の帯電を完結できる。

第２１の発明は、被処理空気中の塵埃を帯電させる荷電工程と、帯電した塵埃を電気的に捕集する電気集塵工程とを行う空気処理方法を前提としている。

そして、この空気処理方法は、上記荷電工程が、衝突荷電方式の第１荷電工程と、拡散荷電方式の第２荷電工程とを行う第２０の発明の荷電方法であることを特徴としている。

この第２１の発明では、衝突荷電方式と拡散荷電方式とを併用して空気処理方法を構成しているので、空気中の塵埃などの浮遊粒子をミクロンオーダーのものからサブミクロンオーダーのものまで効率よく帯電させて捕捉できる。また、衝突荷電方式と拡散荷電方式を併用したことにより、この方法を採用する装置のケーシング内で塵埃等の荷電を完結でき、しかも装置を小型化できる。

本発明によれば、荷電部（20）が衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と拡散荷電方式の第２荷電部（20b）とを備えた形式にして、拡散荷電方式に衝突荷電方式も併用しているので、第２荷電部（20b）での浮遊粒子の帯電のために必要なスペースを小さくできる。また、拡散荷電用のスペースを小さくできるので、装置のケーシング内で塵埃等の浮遊粒子の帯電を完結できる。さらに、一般に衝突荷電方式はミクロンオーダーの粒子を帯電させやすく、拡散荷電方式ではそれよりも小さいサブミクロンオーダーの粒子を帯電させやすい特性を有しているので、衝突荷電方式だけ、あるいは拡散荷電方式だけを利用した荷電装置に比べて、広い範囲の粒径の粒子を帯電させることが可能となる。

上記第２の発明によれば、拡散荷電方式の第２荷電部（20b）の放電電極（25b）に略三角形状の突起を有する電極を用いており、突起の先端を尖らせて針状電極に近い形状にすることで、放電電極（25b）の先端に電界が集中してイオンが飛び出しやすくなる。したがって、第２荷電部（20b）の放電効率を高められる。その結果、装置を小型化できる。

上記第３の発明によれば、拡散荷電方式の第２荷電部（20b）の放電電極（25b）に鋸歯状電極を用いており、鋸歯状電極の先端を尖らせて針状電極に近い形状にすることで、放電電極（25b）の先端に電界が集中してイオンが飛び出しやすくなる。したがって、第２荷電部（20b）の放電効率を高められる。その結果、装置を小型化できる。

上記第４の発明によれば、拡散荷電方式の第２荷電部（20b）の放電電極（25b）に針状電極を用いているので、放電電極（25b）の先端に電界が集中してイオンが飛び出しやすくなる。したがって、第２荷電部（20b）の放電効率を高められる。その結果、装置を小型化できる。

上記第５の発明によれば、第２荷電部（20b）の放電電極（25）からイオンが飛び出す方向に対してずれた位置に対向電極（26）を設けるようにしているので、イオンが対向電極（26）に到達しにくくなる。したがって、イオンが空気中に拡散しやすくなる。つまり、対向電極（26）でのイオンの吸収を抑えて、放電した全イオン中の拡散成分を増やすことができる。

上記第６の発明によれば、被処理空気の流れ方向に対して上流側に上記第１荷電部（20a）を配置し、下流側に上記第２荷電部（20b）を配置しているので、被処理空気はまず第１荷電部（20a）を通過し、次に第２荷電部（20b）を通過する。ここで、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と拡散荷電方式の第２荷電部（20b）を比べると、荷電量は、荷電時間が短い場合は衝突荷電が有利であるのに対して荷電時間が長くなると拡散荷電が有利になる。そのため、上流側を衝突荷電方式にして下流側を拡散荷電方式にすると、十分な荷電量を得やすくなり、荷電部（20）全体としての効率が向上する。

上記第７の発明によれば、第１荷電部（20a）の放電電極（25）と第２荷電部（20b）の放電電極（25）を一体型にして、第１荷電部（20a）側を第２荷電部（20b）側よりも上流側に配置しているので、放電電極（25）の構成を簡単にすることができるうえ、十分な荷電量を得ることで荷電部（20）全体の効率を高められる。

上記第８の発明によれば、対向電極（26）を一体化して、被処理空気の流れ方向の下流側に位置する第２放電部（25b）よりも上流側に位置する第１放電部（25a）の近傍に該対向電極（26）を配置しているので、構成を簡単にすることが可能であり、しかも、上流側の第１放電部（25a）と対向電極（26）の間では衝突荷電が起こりやすく、下流側の第２放電部（25b）と対向電極（26）の間では拡散荷電が起こりやすくなるので、荷電部（20）全体としての効率も高められる。

上記第９，第１０の発明によれば、第２荷電部（20b）の対向電極（26）を、頂点角度が鈍角になった断面多角形の棒状電極や、断面円形の棒状電極により構成しているので、対向電極（26）において電界がエッジに集中しないため、イオンが拡散しやすくなる。したがって、拡散荷電の効率が向上する。

上記第１１の発明によれば、放電電極（25）と対向電極（26）の間の寸法に対して十分小さい寸法に対向電極（26）の径寸法ないし対角寸法を設定しているため、対向電極（26）の表面積が小さくなり、イオンの吸収が抑えられる。したがって、第２荷電部（20b）で発生するイオン全体のうちの拡散成分を増やすことができるから、サブミクロンオーダーの粒子を効率よく帯電させることが可能となる。

上記第１２の発明によれば、放電電極（25）と対向電極（26）によって、対向電極（26）の裏側（放電電極（25）と反対の空間（S1）側）に回り込む電気力線が形成される。イオンは放電電極（25）と対向電極（26）の間の直線的な電気力線に沿って飛ぶと対向電極（26）に吸収されやすいが、対向電極（26）の裏側に回り込む電気力線に沿って飛ぶと対向電極（26）に吸収されにくくなる。そのため、この空間（S1）でイオンの拡散成分が発生し、拡散荷電が行われる。したがって、拡散荷電の効率を高められる。

上記第１３の発明によれば、第１２の発明と同様に、対向電極（26）の裏側に回り込む電気力線も形成されるので、その空間（S2）でイオンの拡散成分が発生し、拡散荷電が行われる。したがって、拡散荷電の効率を高められる。

上記第１４の発明によれば、第２荷電部（20b）の対向電極（26）が被処理空気の流れる空気流路内に配置されているので、第２荷電部（20b）の放電電極（25）から飛び出して対向電極（26）に入射するべきイオンが気流の影響を受け、対向電極（26）に飛び込まずに空気中に拡散しやすくなる。したがって、イオンの拡散成分が増えることになり、拡散荷電の効率が向上する。

上記第１５の発明によれば、放電電極（25）を流れる電流よりも対向電極（26）を流れる電流の方が小さければ、それが第２荷電部（20b）における拡散荷電電流（Ｉ１−Ｉ２）となり、対向電極（26）を流れる電流が存在すれば、それが第１荷電部（20a）における衝突荷電電流（Ｉ２）となる。つまり、これらの２種類の電流が存在すれば、衝突荷電と拡散荷電を確実に同時に起こすことができる。

上記第１５の発明によれば、電流全体に対する拡散荷電電流の割合が５％以上であって６０％以下にし、第１７の発明では上記割合を１０％以上であって３０％以下にし、第１８の発明では上記割合を１５％以上であって３０％以下にしているので、衝突荷電方式と拡散荷電方式を有効に使うことができる。つまり、十分な量の拡散荷電イオンが得られるので、サブミクロンオーダーの粒子を効率よく帯電させることが可能となる。

上記第１９の発明によれば、衝突荷電方式と拡散荷電方式とを併用して空気処理装置を構成しているので、空気中の塵埃などの浮遊粒子をミクロンオーダーのものからサブミクロンオーダーのものまで効率よく帯電させて捕捉できる。また、衝突荷電方式と拡散荷電方式を併用したことにより、装置のケーシング内で塵埃等の荷電を完結でき、しかも装置を小型化できる。

上記第２０の発明によれば、荷電工程が衝突荷電方式の第１荷電工程と拡散荷電方式の第２荷電工程とを備えた形式にして、拡散荷電方式に衝突荷電方式も併用しているので、拡散荷電工程での浮遊粒子の帯電のために必要なスペースを小さくできる。また、拡散荷電用のスペースを小さくできるので、この方法を採用する装置のケーシング内で塵埃等の浮遊粒子の帯電を完結できる。さらに、一般に衝突荷電方式はミクロンオーダーの粒子を帯電させやすく、拡散荷電方式ではそれよりも小さいサブミクロンオーダーの粒子を帯電させやすい特性を有しているので、衝突荷電方式だけ、あるいは拡散荷電方式だけを利用した荷電方法に比べて、広い範囲の粒径の粒子を帯電させることが可能となる。

上記第２１の発明によれば、衝突荷電方式と拡散荷電方式とを併用して空気処理方法を構成しているので、空気中の塵埃などの浮遊粒子をミクロンオーダーのものからサブミクロンオーダーのものまで効率よく帯電させて捕捉できる。また、衝突荷電方式と拡散荷電方式を併用したことにより、この方法を採用する装置のケーシング内で塵埃等の荷電を完結でき、しかも装置を小型化できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１に係る荷電装置について説明する。図１は、この荷電装置（1）の概略構成図である。図１に示すように、この荷電装置（1）は、被処理空気中の浮遊粒子を帯電させる荷電部（20）を備えている。この荷電装置（1）は、被処理空気が流れるダクト（またはケーシング）（2）の中に上記荷電部（20）を配置することにより構成されている。この荷電部（20）は、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と、拡散荷電方式の第２荷電部（20b）とを備え、第１荷電部（20a）と第２荷電部（20b）は別々に設けられている。

第１荷電部（20a）は、ダクト（2）の側板（または天板及び底板）（3）と平行でそれぞれが等間隔に配置された板状の第１対向電極（22）と、各第１対向電極（22）間の距離を二等分する位置に各第１対向電極（22）と平行に配置されたワイヤー状（線状）の第１放電電極（21）（イオン化線）とを有している。第１放電電極（21）と第１対向電極（22）には高圧電源（図示せず）が接続されている。この第１荷電部（20a）では、第１放電電極（21）から第１対向電極（22）に向かってイオンが放出され、放出されたイオンの殆どは第１対向電極（22）に到達する。第１放電電極（21）と第１対向電極（22）との間ではイオンが密集していて、その領域を被処理空気が通過することで被処理空気中の塵埃などの浮遊粒子が帯電する。この第１荷電部（20a）に採用されている衝突荷電方式は、第１放電電極（21）から飛び出したイオンが、基本的に図１に点線で示す電気力線に沿って第１対向電極（22）に到達する荷電方式である。

第２荷電部（20b）は、針状の第２放電電極（23）と、その外周に配置された円筒状の第２対向電極（24）とを有している。第２対向電極（24）の先端面は、第２放電電極（23）の先端よりも後方に位置するように配置されている。この第２荷電部（20b）も、第２放電電極（23）と第２対向電極（24）は高圧電源（図示せず）に接続されている。この第２荷電部（20b）では、第２放電電極（23）と第２対向電極（24）によって形成される電気力線の湾曲が大きいことに加えて、空気の流れ方向が第２対向電極（24）へのイオンの入射方向と逆向きになっていることも寄与して、第２放電電極（23）から放出されたイオンの殆どは第２対向電極（24）に到達せず、空気中に放出される。被処理空気は、イオンが拡散して浮遊している空間を通過することで帯電する。この第２荷電部（20b）に採用されている拡散荷電方式は、第２放電電極（23）から飛び出したイオンが基本的に電気力線に沿わずに流れ、第２対向電極（24）に殆ど到達しない荷電方式である。

−運転動作−
この実施形態では、被処理空気中の浮遊粒子を荷電させる荷電装置（1）において、第１放電電極（21）から飛び出したイオンが電気力線に沿って第１対向電極（22）に到達する衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と、第２放電電極（23）から飛び出したイオンが電気力線に沿わずに流れて空気中に放出される拡散荷電方式の第２荷電部（20b）とを組み合わせることにより、荷電部（20）を構成している。

したがって、この装置（1）では、被処理空気中の浮遊粒子を帯電させる荷電工程を行う荷電方法において、上記荷電工程として、衝突荷電方式の第１荷電工程と、拡散荷電方式の第２荷電工程とを行う工程とが行われる。

ここで、衝突荷電方式はミクロンオーダー（１μｍ以上）の浮遊粒子を帯電させやすく、拡散荷電方式はサブミクロンオーダー（１μｍ未満）の浮遊粒子を帯電させやすい特性を有している。したがって、この実施形態では、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）においてミクロンオーダー（１μｍ以上）の浮遊粒子を効果的に帯電させ、拡散荷電方式の第２荷電部（20b）においてサブミクロンオーダー（１μｍ未満）の浮遊粒子を効果的に帯電させることができる。

−実施形態１の効果−
このように、本実施形態では荷電部（20）に衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と拡散荷電方式の第２荷電部（20b）とを併用したことによって、空気中の浮遊粒子をサブミクロンオーダーの比較的小さなものからミクロンオーダーの比較的大きなものまで帯電させることが可能となる。したがって、帯電させることができる浮遊粒子の粒径に偏りがなくなり、装置の荷電性能が向上する。

また、この荷電装置（1）では、室内空間において塵埃などの浮遊粒子をイオン化させずに、ダクト（2）内でイオン化させるようにしている。したがって、ダクト（2）内で浮遊粒子を捕捉することが可能となり、塵埃などの浮遊粒子が部屋の壁などに付着することも防止できる。

さらに、この荷電装置（1）では、拡散荷電方式の第２荷電部（20b）だけを用いるのではなく、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）も用いるようにしているから、拡散荷電方式だけであれば大きなスペースが必要になって装置が大型化しがちであるのに対して、装置（10）を全体として小型化することが可能となる。

−実施形態１の変形例−
この実施形態１において、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と拡散荷電方式の第２荷電部（20b）のそれぞれに関し、放電電極（21，23）と対向電極（22，24）の具体構成を変更してもよい。例えば、第１荷電部（20a）は、線状の第１放電電極（21）と板状の第１対向電極（22）とから構成しているが、第１放電電極（21）を針状やその他の形状に変えてもよい。また、第２荷電部（20b）は、針状の第２放電電極（23）と円筒状の第２対向電極（24）とから構成しているが、第２放電電極（23）からイオンが飛び出す方向と電気力線の向きがずれていれば第２放電電極（23）や第２対向電極（24）の形状は適宜変更してもよい。

《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。

本発明の実施形態２は、ダクト（2）内で被処理空気の浮遊粒子を帯電させる荷電装置（1）において、図２に示すように、荷電部（20）の構成を実施形態１とは異なるようにした例である。この実施形態では、ダクト（ケーシング）（2）の側板（または天板及び底板）（3）と平行に薄板状の放電電極（25）が配置され、各放電電極（25）の間には、各放電電極（25）と平行に棒状の対向電極（26）が配置されている。

荷電部（20）の具体構成を図３及び図４に示している。放電電極（25）は、帯板状の部材であって、両縁部には、帯状の基板部（25c）のほぼ等間隔の位置に、先端が鋭角になった三角形状の突起（先端には小さなアールを付けてもよい）（25a，25b）が形成されている。この突起（25a，25b）により放電部が形成されている。このように、実施形態２の荷電部（20）に設けられる放電電極（25）は、鋸歯状の電極により構成されている。そして、放電電極（25）には、空気の流れ方向上流側に位置する上流側放電部（後述する第１荷電部（20a）の放電電極（25））（25a）と、空気の流れ方向下流側に位置する下流側放電部（後述する第２荷電部（20b）の放電電極（25））（25b）とが一体的に形成されている。本発明において、「鋸歯状電極」は、帯状部材の少なくとも一方の縁部に所定間隔で略三角形ないし先端の尖った形状の板状突起を有する板状電極のことであって、本実施形態の鋸歯状電極では左右対称に三角板状の突起が形成されている。

空気の流れ方向上流側の対向電極（上流側対向電極）（26a）は、図４において、上流側放電部（25a）の先端ないしほぼ先端を通る仮想鉛直面上に放電電極（25）と平行に配置されている。また、空気の流れ方向下流側の対向電極（下流側対向電極）（26b）は、対向電極（26）の中心線ないしほぼ中心線を通る仮想鉛直面上に放電電極（25）と平行に配置されている。

上流側放電部（25a）と上流側対向電極（26a）は、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）を構成している。また、下流側放電部（25b）と下流側対向電極（26b）は、拡散荷電方式の第２荷電部（20b）を構成している。つまり、被処理空気の流れ方向で表すと、気流上流側に上記第１荷電部（20a）が配置され、気流下流側に上記第２荷電部（20b）が配置されている。このため、上記放電電極（25）に対して、気流上流側に上記第１荷電部（20a）の対向電極（26a）が配置され、気流下流側に上記第２荷電部（20b）の対向電極（26b）が配置されていることになる。

この構成において、上記荷電部（20）は、第１荷電部（20a）の対向電極（上流側対向電極）（26a）と第２荷電部（20b）の対向電極（下流側対向電極）（26b）を含めた全体が、被処理空気の流れる空気流路内に配置されている。なお、少なくとも上記第２荷電部（20b）の対向電極（26）を、被処理空気の流れる空気流路内に配置しておくことが好ましい。

上記第１荷電部（20a）は、上流側放電部（25a）と上流側対向電極（26a）がほぼ同一面上に配置されているため、上流側放電部（25a）と上流側対向電極（26a）によって形成される電気力線の湾曲度合いが小さい。それに比べて、上記第２荷電部（20b）は、下流側対向電極（26b）が、下流側放電部（25b）からイオンが放出される方向から偏倚した位置に配置されていて、下流側放電部（25b）と下流側対向電極（26b）とによって形成される電気力線の湾曲度合いが大きくなっている。

−運転動作−
この実施形態では、上流側放電部（25a）から上流側対向電極（26a）に向かっては、イオンはほぼ電気力線に沿って移動し、上流側対向電極（26a）に衝突する。このことにより、上流側ではイオン密度の高い衝突荷電方式の放電が行われる。一方、下流側放電部（25b）から下流側対向電極（26b）に向かっては、電気力線の湾曲が大きいことに加えて上流側から下流側への空気の流れも作用して、イオンの殆どは下流側対向電極（26b）に到達せずに空気中に放出される。このことにより、下流側ではイオンが空気中に放出される拡散荷電方式の放電が行われる。

−実施形態２の効果−
この実施形態２においても、荷電部（20）に衝突荷電方式と拡散荷電方式とを併用しており、衝突荷電方式によってミクロンオーダーの浮遊粒子が帯電しやすく、拡散荷電方式によってサブミクロンオーダーの浮遊粒子が帯電しやすいため、空気中の浮遊粒子をサブミクロンオーダーの小さなものからミクロンオーダーの大きなものまで帯電させることが可能となる。したがって、装置の荷電性能が向上する。

また、この実施形態２の荷電装置（1）においても、室内空間において塵埃などの浮遊粒子をイオン化させるのではなく、ダクトないしケーシング（2）内でイオン化させるようにしているので、塵埃などが部屋の壁などに付着することも防止できる。

さらに、拡散荷電方式の荷電部（20）だけを用いるのではなく、衝突荷電方式の荷電部（20）も用いるようにしているから、装置（10）を小型化することも可能となる。

また、図５のグラフに示しているように、荷電時間が短い場合、荷電量は拡散荷電よりも衝突荷電の方が多くなるが、荷電時間が長くなると、荷電量は逆に衝突荷電よりも拡散荷電の方が多くなる。そのため、被処理空気は、第１荷電部（20a）を通してから第２荷電部（20b）を通すと、逆の場合よりも荷電量が多くなる。この理論にしたがって、本実施形態では、被処理空気の流れ方向上流側を第１荷電部（20a）にして下流側を第２荷電部（20b）にしているので、被処理空気中の浮遊粒子を十分に帯電させることが可能となる。

−実施形態２の変形例−
（変形例１）
実施形態２の変形例１は、図６に示すように、放電電極（25）に、第１荷電部（20a）を構成する上流側放電部（第１放電部（25a））（25a）と、第２荷電部（20b）を構成する下流側放電部（第２放電部（25b））（25b）とが帯状の基板部（25c）に形成された鋸歯状電極（一体型の放電電極（25））を用いた構成において、第１荷電部（20a）の対向電極（26a）と第２荷電部（20b）の対向電極（26b）も一体型にした例である。具体的には、この対向電極（26）は、鋸歯状の放電電極（25）を挟んで上下に１本ずつ配置された合計２本の棒状（または柱状）電極（26）により構成されている。この対向電極（26）は、上流側放電部（25a）の先端ないしほぼ先端を通る仮想鉛直面上に放電電極（25）と平行に配置されている。この構成において、上記対向電極（26）は、第２放電部（25b）（25b）よりも第１放電部（25a）に近い位置に配置されている。具体的には、図３の例において上流側放電電極（26a）のみを設けた構成と同等である。

この構成においても、第１荷電部（20a）における放電電極（25）と対向電極（26）の間の電気力線の湾曲度合いに比べて、第２荷電部（20b）における放電電極（25）と対向電極（26）の間の電気力線の湾曲度合いが大きくなる（図７参照）。したがって、第１荷電部（20a）では衝突荷電が発生するのに対して、第２荷電部（20b）では拡散荷電が発生する。

このため、この変形例の構成を採用しても、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。

この変形例１では、図７に示すように、放電電極（25）に電源（27）のマイナス極が接続され、対向電極（26）に該電源（27）のプラス極が接続されている。また、電源（27）のプラス極側は接地されている。

ここで、上記放電電極（25）を流れる電流をＩ１とし、対向電極（26）を流れる電流をＩ２とすると、両電極には、衝突荷電電流（Ｉ２）と、拡散荷電電流（Ｉ１−Ｉ２）の両方が流れるように構成されている。そして、電流全体に対する拡散荷電電流の割合が５％以上であって６０％以下になるように定められている。

衝突荷電電流と拡散荷電電流の両方が流れるということは、言い換えると、衝突荷電と拡散荷電の両方が起こるということである。そして、電流全体に対する拡散荷電電流の割合を上記の範囲内に定めることにより、空気中の塵埃を効率よく帯電させることが可能となる。

上記の数値範囲は、図８のグラフに基づいて定められている。つまり、図８に示すように、電流全体に対する拡散荷電電流の割合を５％〜６０％の範囲に定めると、約７０％〜９５％程度の高い集塵効率を得ることができるためである。特に上記割合が１０％〜３０％であることが好ましく、さらに好ましくは１５％〜３０％にするとよい。これに対して、上記電流の割合が５％未満の場合は殆ど衝突荷電しか起こらないために４５％程度の集塵効率しか得ることができず、逆に上記電流の割合が６０％を超えると殆ど拡散荷電しか起こらないために５０％〜７０％未満程度の集塵効率しか得ることができないことが分かる。

ここで、図８の測定結果が得られた試験に用いた電極の構造について簡単に説明する。図９の表において丸数字の１〜６は、図８の丸数字の測定点に対応している。丸数字の１〜５は図７の構成の電極を採用して試験を行い、丸数字の６は図４の構成の電極を採用して試験を行った。

ここで、図９の表には、丸数字の１〜６の電極構造のそれぞれについて、表の上から順に、対向電極の本数、対向電極の直径、鋸歯状の放電電極と棒状の対向電極の間隔寸法ｄ、上流側放電部（25a）の数、下流側放電部（25b）の数を示している。

この表から、丸数字の１〜６のそれぞれの電極構造において、８０％以上の高い集塵効率が得られていることが分かる。また、拡散電流の割合は２０％〜３０％の範囲内に入っており、上記の好適な範囲内に位置している。

また、図１０，１１のグラフに示すように、放電電極と対向電極の間隔寸法ｄを変化させて集塵効率を測定したところ、ｄ＝13.5mmとｄ＝17.5mmで特に集塵効率が高く、ｄ＝24mmとｄ＝30mmでは集塵効率が若干下がる傾向が見られた。ただし、ｄ＝24mmとｄ＝30mmでも７０％以上の集塵効率は得られており、装置の性能としては満足できるレベルである。これは、ｄ寸法を変えて集塵効率を測定したこれら全てのポイントで、拡散電流の割合が５％〜６０％の範囲内に入っているためで、特にｄ＝13.5mmとｄ＝17.5mmでは、拡散電流の割合が１５％〜３０％の範囲内に入っているため、優れた効果が得られたものと判断できる。

次に、図９の表で丸数字の２〜４は風上側（空気の流れの上流側）と風下側（空気の流れの下流側）で鋸歯（放電部）の数を変えた例である。図１２のグラフに示すように、上流側の放電部の数が少ない方が拡散荷電電流の割合が高くなり、衝突荷電電流の割合が少なくなっている。ただし、これらのデータでも、拡散電流の割合は全て１５％〜３０％の範囲内に入っており、８０％以上の高い集塵効率が得られている。

図１３のグラフは、第２荷電部（20b）の対向電極の直径を変えて集塵効率を測定したデータを示している。このグラフからは、対向電極の直径が小さい方が拡散電流の割合が高いことが分かる。これらの測定値において、第２荷電部（20b）の対向電極（26）の直径寸法φは、いずれも放電電極（25）と対向電極（26）の間の寸法の１／５以下であり、８０％以上の高い集塵効率が得られているが、特にφ＝1.0mmよりもφ＝1.5mmの方で優れた集塵効率が得られている。

図１４，１５は、放電電極に対して対向電極の配置を変化させた例を示している。これらの例では、空気の流れの上流側と下流側で放電電極と対向電極の間隔寸法ｄ，ｄ’を同じにして上下対向電極の間隔を変化させる図１４のパターンと、空気の流れの上流側と下流側で放電電極と対向電極の間隔寸法ｄ，ｄ’を変えた場合に上下対向電極の間隔を変化させる図１５のパターンを含んでいる。測定結果を図１６のグラフに示している。このグラフに示すように、放電電極と下流側の対向電極の間隔は小さい方が若干集塵効率が高く、上下対向電極の間隔は小さい方が集塵効率が高くなっている。また、拡散荷電電流の割合は上記の好適な範囲に入っている。

（変形例２）
変形例２は、図１７に示すように、２本の棒状の対向電極（26）を互いに平行になるように上下に１本ずつ配置するとともに、その間に放電電極（25）（鋸歯状電極）を配置した例で、帯状の基板部（25c）の両縁部に形成した各突起（25a，25b）の先端が対向電極（26）を指向する構成にしている。この例では、上側に位置する突起（25a）からなる放電部と対向電極（26）との間に、この放電部と対向電極（26）だけで、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と拡散荷電方式の第２荷電部（20b）が構成されている。また、下側に位置する突起（25b）からなる放電部と対向電極（26）との間にも、この放電部と対向電極（26）だけで、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と拡散荷電方式の第２荷電部（20b）が構成されている。このように放電部に対して１つの対向電極（26）だけで第１荷電部（20a）と第２荷電部（20b）を構成するために、この実施形態では、対向電極（26）に対して放電電極（25）と反対側に空間（S1）を設ける構成を採用している。

このようにすると、放電部（放電電極（25））と対向電極（26）の間に形成される電気力線が、放電電極（25）と対向電極（26）の間の空間にできる湾曲度合いの小さな電気力線と、放電電極（25）と対向電極（26）の間の外側を通って対向電極（26）の裏側に回り込む湾曲度合いの大きな電気力線とを含むことになる。

したがって、両電極の間では、湾曲度合いの小さな電気力線に沿ってイオンが対向電極（26）に入射する現象により成立する衝突荷電方式の放電と、湾曲度合いの大きな電気力線から外れてイオンが空気中に放出される現象により成立する拡散荷電方式の放電とが発生する。特に、放電電極（25）から飛び出したイオンは電気力線に沿って対向電極（26）へ向かおうとする性質を有しているが、標的となる対向電極（26）が小さいうえに、気流がイオンの動きに影響を与えるので、イオンが電界を外れてそのまま空間に放出されることで拡散荷電が発生する。また、放電電極（25）から見て対向電極（26）の裏側の空間（S1）は電界強度も弱く、イオンがこの空間（S1）へ逃れやすい領域になっている。

このように衝突荷電と拡散荷電が生じるので、この変形例の構成を採用しても、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。また、対向電極（26）の数を図３，図４の例よりも減らせるため、構成をより簡素化できる。

（変形例３）
変形例３は、図１８に示すように、２本の棒状の対向電極（26）を互いに平行になるように上下に１本ずつ配置するとともに、その間に放電電極（25）（鋸歯状電極）を配置した例で、鋸歯状の放電電極（25）を、２本の対向電極（26）を通る仮想平面に対して直交するように配置している。この例では、左右の放電部（25a，25b）とその上側に位置する対向電極（26）との間に、この放電部（25a，25b）と対向電極（26）だけで、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と拡散荷電方式の第２荷電部（20b）が構成されている。また、左右の放電部（25a，25b）とその下側に位置する対向電極（26）との間にも、この放電部（25a，25b）と対向電極（26）だけで、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と拡散荷電方式の第２荷電部（20b）が構成されている。このように放電部（25a，25b）に対して１つの対向電極（26）だけで第１荷電部（20a）と第２荷電部（20b）を構成するために、この実施形態では、対向電極（26）の外周全体に空間（S2）を設ける構成を採用している。

このようにすると、放電部（放電電極（25））と対向電極（26）の間に形成される電気力線が、放電電極（25）と対向電極（26）の間の空間にできる湾曲度合いの小さな電気力線と、放電電極（25）と対向電極（26）の間の外側を通って対向電極（26）の裏側に回り込む湾曲度合いの大きな電気力線とを含むことになる。

したがって、両電極の間では、湾曲度合いの小さな電気力線に沿ってイオンが対向電極（26）に入射する現象により成立する衝突荷電方式の放電と、湾曲度合いの大きな電気力線から外れてイオンが空気中に放出される現象により成立する拡散荷電方式の放電とが発生する。

このように衝突荷電と拡散荷電が生じるので、この変形例の構成を採用しても、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。また、対向電極（26）の数を図３，図４の例よりも減らせるため、構成をより簡素化できる。

（変形例４）
変形例４は、放電電極（25）の構成を図６の例とは異なるようにした例である。

具体的には、図１９に示すように、この放電電極（25）は、導電性の棒状基部（25c）と、その棒状基部（25c）に固定された先端の尖った複数の針状の放電部（25a，25b）とを有している。各放電部（25a，25b）は棒状基部（25c）に直角に固定されている。また、放電部（25a，25b）は、２本を１組として、各組の２本が１直線上に位置するとともに、すべての放電部（25a，25b）が一つの仮想平面に沿うように配置されている。この例においても、図の右側の放電部を上流側放電部（25a）とし、図の左側の放電部を下流側放電部（25b）とする。

この放電電極（25）に対して、対向電極（26）は上下に配置されている。対向電極（26）は、上流側放電部（25a）の先端を通る鉛直面に沿って配置されている。各対向電極（26）は、上流側放電部（25a）から等間隔で、互いに平行に配置されている。また、この対向電極（26）としては、仮想線で示す下流側対向電極（26b）を、放電電極（25）の棒状基部（25c）の上下に該棒状基部（25c）と平行に設けてもよい。この下流側対向電極（26b）も上下それぞれが放電電極（25）の棒状基部（25c）から等間隔の位置に配置される。

このように構成しても、放電部（25a，25b）（放電電極（25））と対向電極（26）の間には、上流側放電部（25a）と対向電極（26）の間にできる湾曲度合いの小さな電気力線と、下流側放電部（25b）と対向電極（26）の間にできる湾曲度合いの大きな電気力線とが形成される。

したがって、両電極（25，26）の間では、湾曲度合いの小さな電気力線に沿ってイオンが対向電極（26）に入射する現象により成立する衝突荷電方式の放電と、湾曲度合いの大きな電気力線から外れてイオンが空気中に放出される現象により成立する拡散荷電方式の放電とが発生する。そのため、この変形例の構成を採用しても、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。

《発明の実施形態３》
本発明の実施形態３について説明する。

この実施形態３は、本発明に係る荷電装置（1）を空気浄化装置（空気処理装置）（10）に適用した例である。図２０は、空気浄化装置（10）の概略の内部構造を示す断面図である。

この空気浄化装置（10）は直方体で中空のケーシング（11）を備え、このケーシング（11）内に複数の機能部品が収納されている。ケーシング（11）の一つの壁面には空気吸込口（12a）が形成され、この空気吸込口（12a）と対向する壁面には空気吹出口（12b）が形成されている。空気吸込口（12a）には、被処理空気中に含まれる塵埃（浮遊粒子）のうち比較的粒径の大きなものを捕捉するプレフィルタ（14）が設けられている。

ケーシング（11）内には、空気吸込口（12a）から空気吹出口（12b）に向かって空気が流れる空気通路（13）が形成されている。この空気通路（13）には、空気の流れ方向の上流側から下流側へ向かって順に、荷電部（20）、集塵部（電気集塵部）（30）、吸着部材（15）、そしてプロペラファン（16）が配置されている。

荷電部（20）は、互いに同じように構成された２組のものが上下に配置されている。各荷電部（20）は、図３〜図５の実施形態２で説明したものと同様に、放電電極（25）と対向電極（26）とから構成されている。放電電極（25）は、空気の流れ方向と平行に配置された帯板状の電極であり、帯状の基板部（25c）の両縁部にほぼ等間隔で先端が鋭角になった三角形状の突起（25a，25b）が形成されている。この突起（25a，25b）により放電部が形成されている。放電部（25a，25b）には、空気の流れ方向上流側の上流側放電部（25a）と、空気の流れ方向下流側の下流側放電部（25b）とが含まれている。

対向電極（26）は棒状（または柱状の）電極であって、放電電極（25）を挟んで上下両側に２本ずつ配置され、それぞれ、空気の流れ方向上流側の対向電極（上流側対向電極）（26a）と、空気の流れ方向下流側の対向電極（下流側対向電極）（26b）とが含まれている。上流側対向電極（26a）は、上流側放電部（25a）の先端ないしほぼ先端を通る仮想鉛直面上に放電電極（25）と平行に配置されている。また、下流側対向電極（26b）は、放電電極（25）の中心線ないしほぼ中心線を通る仮想鉛直面上に、該放電電極（25）と平行に配置されている。

放電電極（25）には放電用の直流高圧電源（27）のマイナス極が接続され、対向電極（26）には該電源（27）のプラス極が接続されている。この高圧電源（27）は、プラス極側が接地されている。

集塵部（30）は、集塵用の直流高圧電源（28）のマイナス極が接続された第１電極（31）と、該電源（28）のプラス極が接続された第２電極（32）とを有している。電源（28）のプラス極側は接地されている。第１電極（31）と第２電極（32）は、電極板を等間隔で交互に配置したものでもよいし、第２電極（32）を格子状にして各格子内の小さな空間に棒状ないし針状の第１電極（31）を配置したものでもよい。

吸着部材（15）は、詳細は図示していないが、空気の流れ方向に沿って多数の微細な空気流通孔を有するハニカム状の基材の表面に、臭気成分を吸着するゼオライトなどの吸着剤の微粉末が担持されたものである。この吸着部材（15）には、吸着剤とともに、脱臭触媒の微粉末も担持されている。この吸着部材（15）は、空気中の臭気物質の一部が、集塵部（30）で捕捉されずにすり抜けてきた場合に、その臭気物質を吸着剤で捕捉し、その表面上で脱臭触媒の作用によって分解する。この脱臭触媒には、荷電部（20）の放電によって発生する熱や光，オゾンなどの活性物質等によって活性化して臭気成分の分解反応を促進する熱触媒や光触媒を用いることができる。

以上説明したように、この空気浄化装置（10）は、被処理空気中の塵埃を帯電させる荷電部（20）と、帯電した塵埃を捕集する集塵部（電気集塵部）（30）とを備えている。そして、上記荷電部（20）は、実施形態１，２と同様に、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と、拡散荷電方式の第２荷電部（20b）とを備えている。

この空気浄化装置（10）では、被処理空気中の塵埃を帯電させる荷電工程と、帯電した塵埃を電気的に捕集する電気集塵工程とを行うものであって、上記荷電工程が、衝突荷電方式の第１荷電工程と、拡散荷電方式の第２荷電工程とを行う工程である。

−運転動作−
この実施形態に係る空気浄化装置（10）を起動すると、プロペラファン（16）が回転して、被処理空気である室内空気が空気吸込口（12a）からケーシング（11）内に吸い込まれる。荷電部（20）では放電電極（25）と対向電極（26）の間に電位差が与えられていて、放電電極（25）からイオンが飛び出している。放電電極（25）の上流側放電部（25a）から飛び出したイオンは殆どが上流側対向電極（26a）に到達するが、下流側放電部（25b）から飛び出したイオンは殆どが下流側対向電極（26b）に到達せずに空気中に拡散する。

つまり、この空気浄化装置（10）では、被処理空気中の塵埃を帯電させる荷電工程と、帯電した塵埃を電気的に捕集する電気集塵工程とを行う空気処理方法において、荷電工程として、衝突荷電方式の第１荷電工程と、拡散荷電方式の第２荷電工程とが行われる。

衝突荷電方式はミクロンオーダー（１μｍ以上）の比較的大きな塵埃（浮流粒子）を帯電させやすく、拡散荷電方式はサブミクロンオーダー（１μｍ未満）の比較的小さな塵埃を帯電させやすい特性を有している。そして、第１荷電部（20a）は衝突荷電方式であって、上流側放電部（25a）から飛び出したイオンの殆どが上流側対向電極（26a）に到達する。イオンは上流側放電部（25a）と上流側対向電極（26a）との間に密集しており、この間を被処理空気が流れるときにミクロンオーダーの比較的大きな塵埃が帯電する。一方、第２荷電部（20b）は拡散荷電方式であって、下流側放電部（25b）から飛び出したイオンは殆どが空気中に放出される。したがって、イオンは該空気中に分散しており、この空間を被処理空気が流れるときにサブミクロンオーダーの比較的小さな塵埃が帯電する。

被処理空気は、サブミクロンオーダーの小さな粒径の塵埃からミクロンオーダーの大きな粒径の塵埃まで帯電した状態で、集塵部（30）へ流入する。集塵部（30）は、マイナスの電荷を帯びた第１電極（31）とプラスの電荷を帯びた第２電極（32）とを有しているので、イオン化された塵埃をクーロン力で捕捉することができる。

また、集塵部の後段には脱臭触媒を担持した吸着部材（15）が配置されており、臭気成分も除去・分解される。

そして、塵埃が除去されて臭気成分も分解された被処理空気が空気吹出口（12b）から室内空間へ吹き出される。

−実施形態３の効果−
この実施形態３においても、衝突荷電方式と拡散荷電方式の両方の荷電方式を採用したことにより、空気中の塵埃をサブミクロンオーダーのものからミクロンオーダーのものまで帯電させて除去できる。したがって、除去できる塵埃の粒径が偏ってしまうのを防止できる。

また、衝突荷電方式だけ、あるいは拡散荷電方式だけを採用すると、装置（10）が大型になりがちであるが、この実施形態では、衝突荷電方式と拡散荷電方式の両方を採用したことにより、装置（10）を小型化することが可能となる。

さらに、この実施形態では拡散荷電方式を採用しているがイオンを室内には放出せずにケーシング（11）内で塵埃を帯電させるようにしているので、帯電した塵埃が部屋の壁に付着して壁が汚れることも防止できる。

《発明の実施形態４》
本発明の実施形態４について説明する。

この実施形態４は、実施形態３と同様に本発明に係る荷電装置（1）を空気浄化装置（空気処理装置）（10）に適用した例であるが、装置（10）の具体構成が実施形態３とは異なっている。図２１は、この空気浄化装置（10）の概略の内部構造を示す断面図である。

この空気浄化装置（10）は、中空のケーシング（11）を備え、このケーシング（11）に複数の機能部品が収納されている。このケーシング（11）には、上下（または左右）の壁面における図の右側端部に空気吸込口（12a）が形成され、上下（または左右）の一壁面における図の左側端部に空気吹出口（12b）が形成されている。空気吸込口（12a）には、被処理空気中に含まれる塵埃（浮遊粒子）のうち比較的粒径の大きなものを捕捉するプレフィルタ（14）が設けられている。

ケーシング（11）内には、空気吸込口（12a）から空気吹出口（12b）に向かって空気が流れる空気通路（13）が形成されている。この空気通路（13）には、空気の流れ方向の上流側から下流側へ向かって順に、荷電部（20）、集塵部（30）、吸着部材（15）、そして遠心ファン（シロッコファン）（17）が配置されている。上記空気通路（13）は、ケーシング（11）に対して上下（または左右）から空気吸込口（12a）に入った後に空気吹出口（12b）の方向へ向かってほぼ直角に屈曲し、シロッコファン（17）のところで空気吹出口（12b）の方向へ向かってさらに屈曲するようになっている。

荷電部（20）は、互いに同じように構成された２組のものが上下に配置されている。各荷電部（20）は、図３〜図５の実施形態２で説明したものと同様に放電電極（25）と対向電極（26）とから構成されている。放電電極（25）は、空気の流れ方向と平行に配置された帯板状の電極であり、基板部（25c）の両縁部にほぼ等間隔で先端が鋭角な三角形状の突起（25a，25b）が形成されている。この突起（25a，25b）により放電部が形成されている。放電部（25a，25b）には、空気の流れ方向上流側の上流側放電部（25a）と、空気の流れ方向下流側の下流側放電部（25b）とが含まれている。

対向電極（26）は棒状電極であって、放電電極（25）を挟んで両側に２本ずつ配置され、それぞれ、空気の流れ方向上流側の対向電極（上流側対向電極）（26a）と、空気の流れ方向下流側の対向電極（下流側対向電極）（26b）とを有している。上流側対向電極（26a）は、上流側放電部（25a）の先端ないしほぼ先端を通る仮想鉛直面上に放電電極（25）と平行に配置されている。また、下流側対向電極（26b）は、放電電極（25）の中心線ないしほぼ中心線を通る仮想鉛直面上に該放電電極（25）と平行に配置されている。

被処理空気がこの荷電部（20）を通過した後の位置で空気通路（13）が屈曲している。空気通路（13）には、集塵部（30）の上流側に整流部材（18）が配置されている。また、空気通路（13）には、集塵部（30）の下流側に、実施形態３と同様に構成された集塵部（30）と、吸着剤と脱臭触媒とを担持した吸着部材（15）とが配置されている。

吸着部材（15）の下流側には、シロッコファン（17）への空気の流入ガイドとしてのベルマウス（19）が配置されている。このベルマウス（19）によりシロッコファン（17）に導入された空気が、このシロッコファン（17）により流れの向きを変えて、空気吹出口（12b）からケーシング（11）の外へ吹き出されるようになっている。

なお、この実施形態において、荷電部（20）と集塵部（30）の電源については図示を省略している。

−運転動作−
この実施形態に係る空気浄化装置（10）を起動すると、シロッコファン（17）が回転を開始し、被処理空気である室内空気が空気吸込口（12a）からケーシング（11）内に吸い込まれる。荷電部（20）では放電電極（25）と対向電極（26）の間に電位差が与えられていて、放電電極（25）からイオンが飛び出している。放電電極（25）の上流側放電部（25a）から飛び出したイオンは殆どが上流側対向電極（26a）に到達するが、下流側放電部から飛び出したイオンは殆どが下流側対向電極（26b）に到達せずに空気中に拡散する。その際、空気通路（13）が屈曲しているため拡散効果が高くなる。

上流側放電部（25a）から飛び出したイオンは上流側放電部（25a）と上流側対向電極（26a）との間で密集しており、この間を被処理空気が流れるときにミクロンオーダーの比較的大きな塵埃が帯電する。一方、下流側放電部（25b）から飛び出したイオンは殆どがケーシング（11）内の空間に放出されるので該空間内で分散し、この空間を被処理空気が流れるときにサブミクロンオーダーの比較的小さな塵埃が帯電する。

被処理空気は、サブミクロンオーダーの小さな粒径の塵埃からミクロンオーダーの大きな粒径の塵埃まで帯電した状態で集塵部（30）へ流入する。集塵部（30）は、プラスの電荷を帯びた電極板（32）とマイナスの電荷を帯びた電極板（31）とを有しているので、イオン化された塵埃をクーロン力で捕捉することができる。

集塵部（30）を通過することにより被処理空気中の塵埃の殆どは除去されているが、集塵部（30）で捕捉されずに空気吹出口（12b）に向かう塵埃も存在する。このように集塵部（30）を通過してしまった塵埃は、吸着部材（15）によって捕捉される。また、吸着部材（15）は脱臭触媒も担持しており、そこで臭気成分も分解される。

そして、塵埃が除去されて臭気成分も分解された被処理空気が空気吹出口（12b）から室内空間へ吹き出される。

−実施形態４の効果−
この実施形態４においても、衝突荷電方式と拡散荷電方式の両方の荷電方式を採用したことにより、空気中の塵埃をサブミクロンオーダーの小さなものからミクロンオーダーの大きなものまで帯電させて除去できる。したがって、除去できる塵埃の粒径が偏ってしまうのを防止できる。

また、衝突荷電方式だけ、あるいは拡散荷電方式だけを採用すると、装置が大型になりがちであるが、この実施形態では、衝突荷電方式と拡散荷電方式の両方を採用したことにより、装置（10）を小型化することが可能となる。また、荷電部（20）の直後で空気通路（13）を屈曲させているので、イオンの拡散効果を高めやすく、装置（10）を小型化しても高効率を得ることができる。

さらに、この実施形態では拡散荷電方式を採用しているがイオンを室内に放出することはせずにケーシング（11）内で塵埃を帯電させるようにしているので、帯電した塵埃が部屋の壁に付着して壁が汚れることも防止できる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

例えば、鋸歯状の放電電極（25）の上下に１本ずつ棒状の対向電極（26）を設ける構成において、図２２（ａ）や図２２（ｂ）に示すように、対向電極（26）を放電電極（25）の上流側端部よりもさらに気流上流側に配置してもよい。この場合の電極寸法や電圧の一例を図２３に示している。図において、対向電極の直径をφ、上流側放電部（25a）の先端と対向電極（26）との距離をＤ、放電電極に印加する電圧をＶ、放電電極（25）の厚さをｔ、帯状の基板部（25c）の幅をＡ、基板部（25c）からの各放電部（25a，25b）の突出寸法をＢ、放電部（25a，25b）の先端角度をθとすると、
１mm≦φ≦３mm
１５mm≦Ｄ≦３５mm
−７ｋＶ≦Ｖ≦−１０ｋＶ
１０μｍ≦ｔ≦１００μｍ
Ａ＝８mm
Ｂ＝５mm
Ｃ＝２５mm
１０°≦θ≦３０°
で表される値に設定している。

また、図２４には横吸込方式の空気浄化装置を示しており、荷電部（20）における放電電極（25）の長さＬを、
Ｌ＝３００mmに設定している。

そして、上記のように寸法構成することにより、衝突荷電と拡散荷電が効率よく発生する。なお、放電電極（25）と対向電極（26）のどちらにも、ステンレス鋼を用いることが可能であるが、その他の導電性材料を用いてもよい。

また、鋸歯状の放電電極（25）の上下に２本ずつ棒状の対向電極（26a，26b）を設ける構成において、図２５（ａ）や図２５（ｂ）に示すように、放電電極（25）から第１荷電部（20a）の対向電極（26a）までの距離よりも、該放電電極（25）から第２荷電部（20b）の対向電極（26b）までの距離を大きくしてもよい。放電電極（25）と第２荷電部（20b）の対向電極（26b）の間隔を広げると衝突荷電の割合が減り、第２荷電部（20b）で拡散荷電が起こりやすくなる。

また、上記実施形態では、第２荷電部（20b）の対向電極（26b）に棒状ないし柱状で断面円形のものを用いているが、この対向電極（26b）には、図２６に示すように頂点角度が鈍角になった断面多角形のものを用いてもよい。図の例は断面が正八角形の放電電極（26a）を示している。その場合、第２荷電部（20b）の対向電極（26b）は、対角寸法または直径寸法φが、放電電極（25）と対向電極（26）との間の寸法（Ｄ）の１／５以下でゼロ（mm）より大きくするとよい。

さらに、実施形態２〜４において、第１荷電部（20a）の対向電極（26a）と第２荷電部（20b）の対向電極（26b）は必ずしも同じ形状にする必要はなく、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）では対向電極（26a）を板状や太い棒状にしてイオンが飛び込みやすくし、拡散荷電方式の第２荷電部（20b）では対向電極（26b）を細い棒状にしてイオンが飛び込みにくくなるようにしてもよい。

さらに、集塵部（30）は、電極板などを用いた方式に限らず、静電フィルタを用いて構成してもよい。また、荷電部（20）や集塵部（30）の電極の極性は上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば逆にしてもよい。

また、鋸歯状の放電電極は、図２７（Ａ）〜図２７（Ｃ）に示すように、左右非対称にしてもよい。図２７（Ａ）の例は、左右で放電部の数を変化させるようにした例で、衝突荷電電流と拡散荷電電流の割合を左右対称のものとは異ならせることができる。図２７（Ｂ）の例は左右とも放電部の数を減らして千鳥配置にした例（左右で異なる位置に放電部を交互に配置した例）である。また、図２７（Ｃ）の例は、帯板の左右側縁部の一方だけに放電部を形成した例である。これらの放電電極を用いても、対向電極を適宜配置することにより、衝突荷電と拡散荷電を同時に起こして集塵効率を高めることができる。

放電電極の歯の形状は、図２８（Ａ）に示すような二等辺三角形型や、図２８（Ｂ）に示すような直角三角形型や、図２８（Ｃ）に示すような鈍角三角形型などを採用することができる。

また、図２９（Ａ）に示すように、鋸歯状電極の左右縁部を折り曲げて「コ」の字状に形成したものや、図２９（Ｂ）に示すように「Ｖ」字状に形成したものを用いてもよい。これらの放電電極を用いても、対向電極を適宜配置することにより、拡散荷電と衝突荷電を同時に起こして集塵効率を高めることができる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、被処理空気中の塵埃などの浮遊粒子を帯電させる荷電装置と荷電方法、及び帯電させた塵埃を捕集する空気処理装置及び空気処理方法について有用である。

本発明の実施形態１に係る荷電装置の概略構成図である。 実施形態２に係る荷電装置の概略構成図である。 実施形態２の荷電装置の具体構成を示す斜視図である。 実施形態２の荷電装置の具体構成を示す側面図である。 空気中のイオンの滞在時間と帯電量との関係を示すグラフである。 実施形態２の変形例１の荷電部を示す図である。 図６の荷電部に電源を接続した状態の電気回路図である。 拡散荷電電流の割合と集塵効率との関係を示すグラフである。 図８の測定点のデータを示す表である。 放電電極と対向電極の間隔寸法を変化させた場合に電極間隔と集塵効率との関係を示すグラフである。 放電電極と対向電極の間隔寸法を変化させた場合に拡散荷電電流の割合と集塵効率との関係を示すグラフである。 放電部の数を変化させた場合に拡散荷電電流の割合と集塵効率との関係を示すグラフである。 対向電極の直径を変化させた場合に拡散荷電電流の割合と集塵効率との関係を示すグラフである。 放電電極と対向電極の配置例を示す図である。 放電電極と対向電極の配置例を示す図である。 図１６（Ａ）は図１４及び図１５の電極配置で電極間隔と集塵効率との関係を示すグラフ、図１６（Ｂ）は図１４及び図１５の電極配置で拡散荷電電流の割合と集塵効率との関係を示すグラフである。 実施形態２の変形例２の荷電部を示す図である。 実施形態２の変形例３の荷電部を示す図である。 実施形態２の変形例４の荷電部を示す図である。 実施形態３に係る空気浄化装置の概略の内部構造を示す断面図である。 実施形態４に係る空気浄化装置の概略の内部構造を示す断面図である。 荷電部のその他の実施形態の概略構成を示す側面図である。 電極寸法や電圧の一例を示す図である。 変形例に係る横吸込方式の空気浄化装置の斜視図である。 荷電部のその他の実施形態の概略構成を示す側面図である。 対向電極のその他の実施形態の概略構成を示す断面図である。 鋸歯状の放電電極を左右非対称にした変形例を示す斜視図である。 放電電極の放電部の形状を示す外形図である。 放電電極の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

1 荷電装置
10 空気処理装置
20 荷電部
20a 第１荷電部
20b 第２荷電部
25 放電電極
25a 上流側放電部（第１放電部）
25b 下流側放電部（第２放電部）
26 対向電極
26a 対向電極
26b 対向電極
30 電気集塵部
S1 空間

Claims (21)

1. 被処理空気中の浮遊粒子を帯電させる荷電部（20）を備えた荷電装置であって、
   上記荷電部（20）は、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と、拡散荷電方式の第２荷電部（20b）とを備えていることを特徴とする荷電装置。
2. 請求項１において、
   上記第２荷電部（20b）に設けられる放電電極（25）が、帯状部材の少なくとも一方の縁部に所定間隔で略三角形の板状突起を有する板状電極により構成されていることを特徴とする荷電装置。
3. 請求項１において、
   上記第２荷電部（20b）に設けられる放電電極（25）が鋸歯状電極により構成されていることを特徴とする荷電装置。
4. 請求項１において、
   上記第２荷電部（20b）に設けられる放電電極（25）が針状電極により構成されていることを特徴とする荷電装置。
5. 請求項２，３または４において、
   上記第２荷電部（20b）に設けられる対向電極（26）が、上記放電電極（25）の放電方向から偏倚した位置に配置されていることを特徴とする荷電装置。
6. 請求項１から５の何れか１つにおいて、
   被処理空気の流れ方向に対して上流側に上記第１荷電部（20a）が配置され、下流側に上記第２荷電部（20b）が配置されていることを特徴とする荷電装置。
7. 請求項６において、
   上記第１荷電部（20a）の放電電極（25a）と上記第２荷電部（20b）の放電電極（25b）が一体型放電電極（25）により構成され、
   上記放電電極（25）に対して、気流上流側に上記第１荷電部（20a）の対向電極（26a）が配置され、気流下流側に上記第２荷電部（20b）の対向電極（26b）が配置されていることを特徴とする荷電装置。
8. 請求項７において、
   上記一体型放電電極（25）が上記第１荷電部（20a）の放電電極（25a）を構成する第１放電部（25a）と上記第２荷電部（20b）の放電電極（25b）を構成する第２放電部（25b）とを備え、
   上記第１荷電部（20a）の対向電極（26a）と上記第２荷電部（20b）の対向電極（26b）が一体型対向電極（26）により構成されて、該一体型対向電極（26）が第２放電部（25b）よりも第１放電部（25a）の近傍に配置されていることを特徴とする荷電装置。
9. 請求項１から８の何れか１つにおいて、
   上記第２荷電部（20b）の対向電極（26）が、頂点角度が鈍角になった断面多角形の棒状電極により構成されていることを特徴とする荷電装置。
10. 請求項１から８の何れか１つにおいて、
    上記第２荷電部（20b）の対向電極（26）が、断面円形の棒状電極により構成されていることを特徴とする荷電装置。
11. 請求項９または１０において、
    上記第２荷電部（20b）の対向電極（26）は、対角寸法または直径寸法が、放電電極（25）と対向電極（26）間の寸法の１／５以下でゼロ（mm）より大きいことを特徴とする荷電装置。
12. 請求項９から１１の何れか１つにおいて、
    上記第２荷電部（20b）の対向電極（26）に対して放電電極（25）と反対側に空間（S1）が設けられていることを特徴とする荷電装置。
13. 請求項９から１１の何れか１つにおいて、
    上記第２荷電部（20b）の対向電極（26）の外周全域に空間（S2）が設けられていることを特徴とする荷電装置。
14. 請求項１２または１３において、
    上記第２荷電部（20b）の対向電極（26）が被処理空気の流れる空気流路内に配置されていることを特徴とする荷電装置。
15. 請求項１から１４の何れか１つにおいて、
    上記放電電極（25）を流れる電流をＩ１とし、対向電極（26）を流れる電流をＩ２とすると、
    両電極（25，26）には、衝突荷電電流（Ｉ２）と、拡散荷電電流（Ｉ１−Ｉ２）の両方が流れるように構成されていることを特徴とする荷電装置。
16. 請求項１５において、
    電流全体に対する拡散荷電電流の割合が５％以上であって６０％以下であることを特徴とすることを特徴とする荷電装置。
17. 請求項１６において、
    電流全体に対する拡散荷電電流の割合が１０％以上であって３０％以下であることを特徴とする荷電装置。
18. 請求項１７において、
    電流全体に対する拡散荷電電流の割合が１５％以上であって３０％以下であることを特徴とする荷電装置。
19. 被処理空気中の塵埃を帯電させる荷電部（20）と、帯電した塵埃を捕集する電気集塵部（30）とを備えた空気処理装置であって、
    上記荷電部（20）は、衝突荷電方式の第１荷電部（20a）と、拡散荷電方式の第２荷電部（20b）とを備える請求項１から１８の何れか１つの荷電装置により構成されていることを特徴とする空気処理装置。
20. 被処理空気中の浮遊粒子を帯電させる荷電工程を行う荷電方法であって、
    上記荷電工程は、衝突荷電方式の第１荷電工程と、拡散荷電方式の第２荷電工程とを行う工程であることを特徴とする荷電方法。
21. 被処理空気中の塵埃を帯電させる荷電工程と、帯電した塵埃を電気的に捕集する電気集塵工程とを行う空気処理方法であって、
    上記荷電工程は、衝突荷電方式の第１荷電工程と、拡散荷電方式の第２荷電工程とを行う請求項２０の荷電方法であることを特徴とする空気処理方法。

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