JP2017087140A - 分離装置及び電気集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１電極板に集めた固体を電界により移動させるときに固体が再飛散するのを抑制可能な分離装置及び電気集塵装置を提供する。
【解決手段】分離装置１００は、第１電極板１ａと、第２電極板２と、電圧印加回路と、を備える。第１電極板１ａは、ベース１１と、ベース１１において第２電極板２に対向する一面に沿って配置されている複数の線状電極１２と、を備える。複数の線状電極１２は、第１電極板１ａの厚さ方向に直交する規定方向Ｄ１に並んでいる。電圧印加回路は、気体中の固体を第１電極板１ａに集めるように第１電極板１ａと第２電極板２との間に電界を発生させ、かつ、第１電極板１ａにある固体を規定方向Ｄ１に移動させるように第１電極板１ａの電界を変化させる構成である。複数の線状電極１２のうち少なくとも一部の線状電極１２における第１端１２１及び１２２は、第２電極板２を第２電極板２の厚さ方向に投影した投影領域の外にある。
【選択図】図１

Description

本発明は、分離装置及び電気集塵装置に関する。

従来、気体中に含まれている固体（分離対象固体）を気体から分離する分離装置を備えた機器としては、電気集塵装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載された電気集塵装置は、アイオナイザ（ionizer）によってガス中に含まれている塵埃をイオン化し、このイオン化塵埃を高圧電極板（第２電極板）と集塵電極板（第１電極板）との間に発生させた平等電界により集塵電極板に付着させるように構成されている。また、電気集塵装置は、この電気集塵装置の運転中もしくは運転終了後に清掃期間を設け、この清掃期間中に、集塵電極板に進行波電界カーテンを発生させて、この集塵電極板に付着している塵埃を塵埃溜めに排除するように構成されている。ここで、電気集塵装置は、集塵電極板に付着している塵埃を進行波電界カーテンにより所定方向に移動させるようになっている。

特開昭６０−９９３５６号公報

電気集塵装置の分野では、集電電極板に付着している塵埃を塵埃溜め（容器）に移動させる途中で塵埃が再飛散するのを抑制することが望まれている。

本発明の目的は、第１電極板に集めた固体を電界により移動させるときに固体が再飛散するのを抑制可能な分離装置及び電気集塵装置を提供することにある。

本発明に係る一態様の分離装置は、第１電極板と、第２電極板と、電圧印加回路と、を備える。前記第１電極板と前記第２電極板とが前記第２電極板の厚さ方向において対向している。前記第１電極板は、板状であり電気絶縁性を有するベースと、前記ベースにおいて前記第２電極板に対向する一面に沿って配置されている複数の線状電極と、を備える。前記複数の線状電極は、第１電極板の厚さ方向に直交する規定方向に並んでいる。前記複数の線状電極のうち前記規定方向において隣り合う２つの線状電極同士が離れている。前記電圧印加回路は、気体中の固体を前記第１電極板に集めるように前記第１電極板と前記第２電極板との間に電界を発生させ、かつ、前記第１電極板にある固体を前記規定方向に移動させるように前記第１電極板の電界を変化させる構成である。前記複数の線状電極のうち少なくとも一部の線状電極における長さ方向の第１端及び第２端は、前記第２電極板を前記厚さ方向において前記第１電極板に投影した投影領域の外にある。

本発明に係る一態様の電気集塵装置は、気体中の固体を帯電させる帯電装置と、前記分離装置と、を備える。

本発明の分離装置及び電気集塵装置においては、第１電極板に集めた固体を電界により移動させるときに固体が再飛散するのを抑制可能となる。

図１Ａは、実施形態の分離装置の要部正面図である。図１Ｂは、実施形態の分離装置の要部背面図である。図１Ｃは、図１ＡのＹ−Ｙ断面図である。図１Ｄは、図１ＢのＸ−Ｘ断面図である。 図２Ａは、実施形態の分離装置の平面図である。図２Ｂは、図２ＡのＸ−Ｘ断面図である。図２Ｃは、実施形態の分離装置の下面図である。 図３は、実施形態の分離装置の断面図である。 図４は、実施形態の分離装置の動作説明図である。 図５は、実施形態の分離装置における進行波電界の模式的な原理説明図である。 図６は、実施形態の分離装置において電圧印加回路から出力される矩形波交流電圧の波形図である。 図７は、実施形態の分離装置における進行波電界のより詳細な原理説明図である。 図８Ａは、実施形態における電気集塵装置の概略正面図である。図８Ｂは、実施形態における電気集塵装置の概略構成図である。 図９Ａは、実施形態における帯電装置の正面図である。図９Ｂは、実施形態における帯電装置の平面図である。図９Ｃは、図９ＢのＹ−Ｙ断面図である。 図１０は、実施形態における帯電装置の動作説明図である。 図１１は、実施形態の第１変形例の分離装置の要部正面図である。 図１２は、実施形態の第２変形例の分離装置の要部正面図である。 図１３は、実施形態の第３変形例の分離装置の要部正面図である。 図１４は、実施形態の第４変形例の分離装置の要部正面図である。 図１５は、実施形態の第５変形例の分離装置の要部正面図である。 図１６は、実施形態の第６変形例の分離装置の要部正面図である。

下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

（実施形態）
第１電極板１ａ以下では、本実施形態の分離装置１００について、図１〜７に基づいて説明する。

分離装置１００は、気体中に含まれている固体（分離対象固体）を、静電力を利用して分離する分離装置である。

分離装置１００は、第１電極板１ａと、第２電極板２と、電圧印加回路３と、を備える。第１電極板１と第２電極板２とが第２電極板２の厚さ方向において対向している。第１電極板１ａは、板状であり電気絶縁性を有するベース１１と、ベース１１において第２電極板２に対向する一面に沿って配置されている複数（１２個）の線状電極１２と、を備える。複数の線状電極１２は、第１電極板１ａの厚さ方向に直交する規定方向Ｄ１に並んでいる。複数の線状電極１２のうち規定方向Ｄ１において隣り合う２つの線状電極１２同士が離れている。電圧印加回路３は、気体中の固体を第１電極板１ａに集めるように第１電極板１ａと第２電極板２との間に電界を発生させ、かつ、第１電極板１ａにある固体を規定方向Ｄ１に移動させるように第１電極板１ａの電界を変化させる構成である。複数（１２個）の線状電極１２のうち少なくとも一部（１１個）の線状電極１２における長さ方向の第１端１２１及び第２端１２２は、第２電極板２を第２電極板２の厚さ方向において第１電極板１ａに投影した投影領域の外にある。以上の構成により、分離装置１００は、第１電極板１ａに集めた固体を電界により移動させるときに固体が再飛散するのを抑制可能となる。「第１電極板１ａの電界」とは、少なくとも第１電極板１ａにおいて第２電極板２に対向する一面付近の電界を意味する。「複数の線状電極１２の各々における長さ方向の第１端１２１及び第２端１２２は、第２電極板２を第２電極板２の厚さ方向において第１電極板１ａに投影した投影領域の外にある」とは、複数の線状電極１２の各々における第１端１２１及び第２端１２２が、第２電極板２の厚さ方向において第２電極板２に重ならないことを意味する。なお、図４、５、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ及び７Ｄでは、電界の向きを破線の矢印で模式的に示してある。図７Ａ〜７Ｄでは、固体として、プラスに帯電している微粒子（帯電微粒子）６を模式的に記載してある。微粒子６は、プラスに帯電している。分離装置１００は、第１電極板１ａと第２電極板２との間の空間４から規定方向Ｄ１に沿って排出された固体が入る容器９（図３参照）を備えるのが好ましい。これにより、分離装置１００では、空間４から規定方向Ｄ１に沿って排出される固体を容器９に溜めることが可能となり、固体が飛散するのを抑制することが可能となる。容器９は、トレイ（蓋がない容器）である。

本明細書においては、第１電極板１ａと電圧印加回路３とで、固体を規定方向Ｄ１に搬送する搬送装置を構成している。言い換えれば、搬送装置は、第１電極板１ａと、電圧印加回路３と、を備える。搬送装置においては、電圧印加回路３は、第１電極板１ａにある固体を規定方向Ｄ１に移動させるように第１電極板Ｄ１の電界を変化させる構成であればよい。搬送装置では、固体を搬送する搬送性能の向上を図ることが可能となる。

気体としては、例えば、空気、排気ガス等が挙げられる。第１電極板１ａと第２電極板２との間の空間４を通る物質としては、気体を構成している気体分子、気体中に含まれている固体等がある。気体分子としては、例えば、窒素分子、酸素分子等が挙げられる。固体としては、例えば、微粒子、塵埃等が挙げられる。微粒子としては、例えば、粒子状物質等を挙げることができる。粒子状物質としては、微粒子として直接大気中に放出される一次生成粒子、気体として大気中に放出されたものが大気中で微粒子として生成される二次生成粒子等がある。一次生成粒子としては、例えば、土壌粒子（黄砂等）、粉塵、植物性粒子（花粉等）、動物性粒子（カビの胞子等）、煤等が挙げられる。粒子状物質は、大きさの分類として、例えば、ＰＭ０．５、ＰＭ２．５（微小粒子状物質）、ＰＭ１０、ＳＰＭ（浮遊粒子状物質）等を挙げることができる。

分離装置１００は、一例として、図８に示すように、帯電装置２００と共に電気集塵装置３００を構成する。

電気集塵装置３００は、気体中の固体を帯電させる帯電装置２００と、分離装置１００と、を備える。これにより、電気集塵装置３００では、空気等の気体中に含まれている固体（塵埃等）を気体から分離することができるので、気体を清浄化することが可能となる。また、電気集塵装置３００では、第１電極板１ａに集めた固体を電界により移動させるときに固体が再飛散するのを抑制可能となる。帯電装置２００は、分離装置１００の上流側に配置される。本明細書における「上流側」は、気体の流れる方向でみたときの上流側（一次側）を意味する。また、本明細書における「下流側」は、気体の流れる方向でみたときの下流側（二次側）を意味する。電気集塵装置３００は、例えば、帯電装置２００の上流側の第１ダクト４０１から入ってくる気体（空気）中の固体を帯電させ、固体が分離された気体（清浄化された空気）を分離装置１００の下流側の第２ダクト４０２へ出すことが可能である。電気集塵装置３００は、例えば、空気清浄器、住宅の天井裏等に配置して屋外からの空気を浄化して室内へ供給する空気浄化システム等に適用することができる。空気清浄器、空気浄化システム等では、電気集塵装置３００を備えることにより、ＰＭ２．５等の微粒子がフィルタ装置へ到達するのを抑制することが可能となる。これにより、空気清浄器、空気浄化システム等では、フィルタ装置の長寿命化を図ることが可能となる。言い換えれば、空気清浄器、空気浄化システム等では、フィルタ装置に捕集される微粒子等の総質量が増加することによる圧力損失の上昇を抑制することが可能となる。これにより、空気清浄器、空気浄化システム等では、フィルタ装置の交換頻度を少なくすることが可能となる。

フィルタ装置は、例えば、エアフィルタであり、ＨＥＰＡフィルタ（high efficiency particulate air filter）により構成されている。エアフィルタは、ＵＬＰＡフィルタ（ultra low penetration air filter）等でもよい。「ＨＥＰＡフィルタ」とは、定格流量で粒径が０．３μｍの粒子に対して９９．９７％以上の粒子捕集率をもち、かつ初期圧力損失が２４５Ｐａ以下の性能をもつエアフィルタである。「ＵＬＰＡフィルタ」とは、定格流量で粒径が０．１５μｍの粒子に対して９９．９９９５％以上の粒子捕集率をもち、かつ初期圧力損失が２４５Ｐａ以下の性能をもつエアフィルタである。第１ダクト４０１の流入口側には、電気集塵装置３００で分離する固体よりも大きな固体（埃等）を捕集するプレフィルタを配置してあるのが好ましい。これにより、空気清浄器、空気浄化システム等では、電気集塵装置３００及びフィルタ装置の長寿命化を図ることが可能となる。

帯電装置２００及び分離装置１００それぞれの各構成要素については、以下に詳細に説明する。

帯電装置２００は、外部から供給された気体に含まれている固体を帯電させるように構成されている。より詳細には、帯電装置２００は、図８〜１０に示すように、第１電極２０１と、第１電極２０１から離れている第２電極２０２と、電圧印加回路２０３と、を備える。帯電装置２００では、電圧印加回路２０３から第１電極２０１と第２電極２０２との間に直流電圧を印加する。なお、図１０では、電圧印加回路２０３を直流電源の図記号で表してある。

帯電装置２００では、第１電極２０１の形状が線状であり、第２電極２０２の形状が板状である。これにより、帯電装置２００では、第１電極２０１と第２電極２０２との間に不平等電界を発生させることができる。

第１電極２０１は、その長さ方向に直交する断面形状が円形状である。第１電極２０１は、ステンレス鋼により形成されている。第１電極２０１は、放電極を構成する。

第２電極２０２は、外周形状が矩形状（直角四辺形状）である。第２電極２０２は、アルミニウムにより形成されている。

帯電装置２００は、第１電極２０１と第２電極２０２とを保持しているフレーム７を備えている。フレーム７は、電気絶縁性を有する樹脂により構成されている。フレーム７の内周面には、第１電極２０１の上端及び下端それぞれが嵌っている穴７３Ｕ及び７３Ｂがある。また、フレーム７の内周面には、第２電極２０２の上端及び下端それぞれが嵌っている溝７４Ｕ及び７４Ｂがある。これにより、帯電装置２００では、フレーム７により第１電極２０１及び第２電極２０２それぞれを位置決めすることができ、第１電極２０１と第２電極２０２との相対的な位置関係を維持することができる。つまり、第２電極２０２の厚さ方向における第１電極２０１と第２電極２０２との距離を一定に保つことができる。フレーム７の形状は、矩形枠状である。フレーム７には、第１電極２０１に電気的に接続された第１電線２２１（図９Ｂ参照）が通っている第１貫通孔７１がある。フレーム７においては、第１貫通孔７１と穴７３Ｕとがつながっている（通じている）。また、フレーム７には、第２電極２０２に電気的に接続された第２電線２２２（図９Ｂ参照）が通っている第２貫通孔７２がある。フレーム７においては、第２貫通孔７２と溝７４Ｕとがつながっている（通じている）。

帯電装置２００は、第１電極２０１を４つ備え、第２電極２０２を５つ備え、これら４つの第１電極２０１と５つの第２電極２０２とが１つのフレーム７により保持されている。帯電装置２００では、５つの第２電極２０２と４つの第１電極２０１とが交互に一定の間隔で配置されている。要するに、帯電装置２００では、複数の第２電極２０２と、複数の第２電極２０２のうち隣り合う２つの第２電極２０２の間において２つの第２電極２０２から離れている第１電極２０１と、を備える。隣り合う第２電極２０２間の距離は、一例として、３０ｍｍである。

帯電装置２００では、隣り合う第１電極２０１と第２電極２０２との間に、電圧印加回路２０３から所定の電圧値（例えば、４ｋＶ）の直流電圧が印加されることにより、第１電極２０１と第２電極２０２との間の空間２０４にコロナ放電を発生させることができる。帯電装置２００は、コロナ放電により気体中の固体を帯電させることができる。より詳細には、帯電装置２００は、第１電極２０１と第２電極２０２との間の空間２０４を通る気体中の固体をプラスに帯電させることができる。帯電装置２００では、第２電極２０２が電気的に接地されているのが好ましい。なお、図１０では、電界の向きを破線の矢印で模式的に示してある。

分離装置１００では、帯電装置２００を通過するときにプラスに帯電した固体を含む気体が第１電極板１ａと第２電極板２との間の空間４に流入する。分離装置１００では、気体中の帯電している固体を静電力によって気体から分離して集める収集部（捕集部）を構成している。

第１電極板１ａにおけるベース１１の形状は、矩形板状である。したがって、ベース１１の外周形状は、矩形状である。第１電極板１ａの厚さ方向とベース１１の厚さ方向とは同じである。

ベース１１は、電気絶縁性を有する基板により構成されている。より詳細には、ベース１１は、ガラスエポキシ樹脂基板により構成されている。ガラスエポキシ樹脂基板は、例えば、ＵＬ７４６Ｅ規格によるＦＲ−４．０のグレードを満たすのが好ましい。

第１電極板１ａでは、複数の線状電極１２の厚さが同じであるのが好ましい。各線状電極１２の厚さは、ベース１１の厚さよりも小さい。各線状電極１２の厚さは、一例として１５μｍとしてある。ベース１１の厚さは、一例として、２．８ｍｍとしてある。複数の線状電極１２の各々は、長さ方向に直交する断面が矩形状である。複数の線状電極１２の各々は、導電性を有する。より詳細には、複数の線状電極１２の各々は、導電層により構成されている。導電層は、銅層（銅はく）であるが、単層構造に限らず、積層構造を有していてもよい。

第１電極板１ａは、ベース１１の厚さ方向に直交する表面及び裏面それぞれに複数の線状電極１２が形成されている。第１電極板１ａは、例えば、両面プリント配線板により構成することができる。

第１電極板１ａは、ベース１１の一面（表面、裏面）上にある複数の線状電極１２を覆っている電気絶縁層を更に備えるのが好ましい。これにより、分離装置１００では、帯電している固体の第１電極板１ａへの付着力を低減することが可能となる。よって、分離装置１００は、第１電極板１ａにおいて第１電極板１ａに付着した固体を移動させるのに必要な電界の大きさの低減を図ることが可能となる。電気絶縁層は、電気絶縁性を有する。電気絶縁層の厚さは、一例として５０μｍである。電気絶縁層の材料としては、例えば、太陽インキ株式会社製のＰＳＲ（登録商標）−４０００ ＳＰ１９Ａを採用することができるが、これに限らない。

第２電極板２は、アルミニウムにより形成されている。第２電極板２の形状は、矩形板状である。第２電極板２の平面サイズは、第１電極板１ａの平面サイズよりも小さい。また、規程方向Ｄ１（以下、「第１方向Ｄ１」ともいう）及び第２電極板２の厚さ方向に直交する第２方向Ｄ２における第２電極板２の長さは、第１電極板１ａの線状電極１２の長さよりも短い。分離装置１００では、第１電極板１ａの平面サイズを第２電極板２の平面サイズよりも大きくし、かつ、線状電極１２の長さを第２方向Ｄ２における第２電極板２の長さよりも長くしてある。これにより、分離装置１００では、第１電極板１ａにおける線状電極１２の第１端１２１及び第２端１２２が、第１電極板１ａの厚さ方向において第２電極板２と重ならない構成を実現することができる。複数の線状電極１２のうち規定方向Ｄ１の先頭側（図１Ａにおける下側）にある線状電極１２については第２電極板２と重なっていてもよい。

分離装置１００は、第１電極板１ａと第２電極板２とを保持しているフレーム５を備えている。フレーム５の形状は、矩形枠状である。分離装置１００では、フレーム５の内側に第１電極板１ａ及び第２電極板２が配置されている。

フレーム５は、電気絶縁性を有する樹脂により構成されている。フレーム５の内周面には、第１電極板１ａの上端及び下端それぞれが嵌っている穴５３Ｕ及び５３Ｂがある。また、フレーム５の内周面には、第２電極板２の上端及び下端それぞれが嵌っている溝５４Ｕ及び５４Ｂがある。これにより、分離装置１００では、フレーム５により第１電極板１ａ及び第２電極板２それぞれを位置決めすることができ、第１電極板１ａと第２電極板２との相対的な位置関係を維持することができる。つまり、第２電極板２の厚さ方向における第１電極板１ａと第２電極板２との距離を一定に保つことができる。

分離装置１００では、フレーム５の第１端５１の開口が気体の流入口を構成し、第２端５２の開口が気体の流出口を構成している。分離装置１００では、流入口から流出口に向かう方向と第２方向Ｄ２とが揃うようにフレーム５に対して第１電極板１ａ及び第２電極板２が配置されているのが好ましい。

分離装置１００は、第１電極板１ａと第２電極板２とが第１電極板１ａの厚さ方向において空間４を介して交互に並んでいるのが好ましい。この場合、分離装置１００では、フレーム５と互いに隣り合う第２電極板２及び第１電極板１ａとで囲まれた空間の各々が気体の流路を構成する。これにより、分離装置１００では、第１電極板１ａと第２電極板２との距離の縮小化を図りながらも外部（ここでは、帯電装置２００）から流すことのできる気体の流量の増加を図ることが可能となる。互いに対向する第１電極板１ａと第２電極板２との距離は、一例として２ｍｍである。

分離装置１００は、第１電極板１ａを４つ備え、かつ、第２電極板２を５つ備え、これら４つの第１電極板１ａと５つの第２電極板２とが１つのフレーム５により保持されている。分離装置１００では、５つの第２電極板２と４つの第１電極板１ａとが交互に一定の間隔で配置されている。要するに、分離装置１００では、複数の第２電極板２と、複数の第２電極板２のうち隣り合う２つの第２電極板２の間において２つの第２電極板２から離れている第１電極板１ａと、を備える。

フレーム５の４つの側壁のうちの規定方向Ｄ１に沿った方向と直交する１つの側壁（下壁）５１１には、規定方向Ｄ１へ移動した固体を排出させる排出孔５５（図２Ｃ参照）がある。分離装置１００は、容器９を収納する下カバー１９を備えているのが好ましい。下カバー１９は、上面が開口された矩形箱状である。下カバー１９は、フレーム５の下側に配置されている。下カバー１９は、フレーム５に対して着脱自在であるのが好ましい。これにより、分離装置１００では、フレーム５から下カバー１９を取り外すことにより、容器９を取り出すことが可能となる。なお、容器９は、下カバー１９を取り外さなくても下カバー１９から引き出せるように構成してもよい。

また、フレーム５の４つの側壁のうち規定方向Ｄ１に沿った方向と直交する他の１つの側壁（上壁）５１２には、２つの貫通孔５６及び５７がある。一方の貫通孔５６には、各第１電極板１ａと電圧印加回路３とを接続する２本の電線１５Ａ及び１５Ｃ（図２Ａ参照）が通っている。他方の貫通孔５７には、各第１電極板１ａと電圧印加回路３とを接続する他の２本の電線１５Ｂ及び１５Ｄ（図２Ａ参照）が通っている。分離装置１００は、２つの貫通孔５６及び５７を覆う上カバーを備えているのが好ましい。

第１電極板１ａは、ベース１１の表面及び裏面それぞれにおいて複数の線状電極１２のうち規定方向Ｄ１に並び組にした４個の線状電極１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄそれぞれが４個ずつ設けられている。図１及び１Ｂの各々では、線状電極１２Ａ、１２Ｂ、１２及び１２Ｄを区別するために、異なるハッチングを付してあるが、これらのハッチングは断面を表すものではない。

第１電極板１ａでは、ベース１１の表面及び裏面それぞれに４個ずつ設けられた線状電極１２Ａが配線１３Ａにより電気的に接続されている。また、第１電極板１ａでは、ベース１１の表面及び裏面それぞれに４個ずつ設けられた線状電極１２Ｂが配線１３Ｂにより電気的に接続されている。また、第１電極板１ａでは、ベース１１の表面及び裏面それぞれに４個ずつ設けられた線状電極１２Ｃが配線１３Ｃにより電気的に接続されている。また、第１電極板１ａでは、ベース１１の表面及び裏面それぞれに４個ずつ設けられた線状電極１２Ｄが配線１３Ｄにより電気的に接続されている。配線１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ及び１３Ｄの各々は、ベース１１の厚さ方向に貫通した貫通配線を含んでいる。分離装置１００では、配線１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ及び１３Ｄに繋がっているランド（Land）１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ及び１４Ｄが、それぞれ、電線１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ及び１５Ｄと電気的に接続されている。

電圧印加回路３は、第１駆動回路と、第２駆動回路と、を備える。第１駆動回路は、第１電極板１ａの複数の線状電極１２と第２電極板２との間に第２電極板２を高電位側として電圧を印加する回路である。第２駆動回路は、第１電極板１ａに付着している固体を規定方向Ｄ１に移動させるように第１電極板１ａの電界を時系列的に変化させる回路である。

分離装置１００では、電圧印加回路３を制御する制御装置を備えていてもよい。この場合、制御装置が、電圧印加回路３の第１駆動回路を動作させる第１機能と、電圧印加回路３の第２駆動回路を動作させる第２機能と、を有していればよい。制御装置は、例えば、コンピュータ（マイクロコンピュータ等）に所定のプログラムを実行させることにより実現することができる。所定のプログラムは、例えば、コンピュータのメモリに記憶されていればよい。制御装置は、操作入力を受け付ける操作部の操作入力に基づいて電圧印加回路３の第１駆動回路と第２駆動回路とのいずれか一方を制御するように構成されていてもよい。いずれにしても、分離装置１００では、外部から空間４へ給気が行われているときに第１駆動回路を動作させ、外部から空間４への気体の給気が停止されているときに第２駆動回路を動作させるのが好ましい。電気集塵装置３００は、帯電装置２００と分離装置１００とに気体を流す送風装置を備えていてもよく、送風装置が動作している場合は空間４への給気が行われ、送風装置が停止している場合は空間４への給気が停止されているとみなすことができる。送風装置は、例えば、電動ファン、ブロワ等により構成することができる。送風装置は、帯電装置２００の上流側に配置されていてもよいし、分離装置１００の下流側に配置されていてもよい。

電圧印加回路３の第１駆動回路は、第１電極板１ａの複数の線状電極１２と第２電極板２との間に第２電極板２を高電位側として電圧を印加する。図４では、電圧印加回路３の第１駆動回路が動作している場合の電界の向きを破線の矢印で模式的に記載してある。

要するに、分離装置１００では、電圧印加回路３の第１駆動回路が動作することにより、気体中の固体を第１電極板１ａに集めるように第１電極板１ａと第２電極板２との間に電界を発生させる。より詳細には、電圧印加回路３は、第１電極板１ａの複数の線状電極１２を低電位側、第２電極板２を高電位側として、複数の線状電極１２と第２電極板２との間に所定の電圧値（例えば、４ｋＶ）の直流電圧を印加する。これにより、気体中のプラスに帯電している固体は、第１電極板１ａと第２電極板２との間に発生する電界によるクーロン力を受けて第１電極板１ａに付着すると推考される。第１駆動回路から第１電極板１ａの複数の線状電極１２と第２電極板２との間に第２電極板２を高電位側として電圧を印加する場合には、第１電極板１ａの複数の線状電極１２が電気的に接地されているのが好ましい。

分離装置１００では、電圧印加回路３の第１駆動回路が動作することにより、空間４を通る気体に含まれている分粒径以上の固体（微粒子６）を第１電極板１ａに付着させることができ、分粒径以上の固体が分離された気体を流出口から下流側へ流すことができる。分離装置１００では、電圧印加回路３から第１電極板１ａと第２電極板２との間に印加する直流電圧の電圧値を変えることにより、分粒特性を容易に変えることが可能である。

電圧印加回路３の第２駆動回路は、第１電極板１ａにある固体（第１電極板１ａに付着している固体）を規定方向Ｄ１に移動させるように第１電極板１ａの電界を時系列的に変化させる。言い換えれば、電圧印加回路３の第２駆動回路は、規程方向Ｄ１を進行方向とする進行波電界（traveling wave electric field）を発生させるように構成されている。これにより、分離装置１００では、進行波電界によって固体を規定方向Ｄ１に移動させる（搬送する）ことが可能となる。

より詳細には、電圧印加回路３の第２駆動回路は、第１電極板１ａの線状電極１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄに対して、例えば図５及び６に示すように、９０度ずつ位相のずれた矩形波交流電圧ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３及びＣＨ４を印加する。これにより、分離装置１００では、電圧印加回路３により、第１電極板１ａにある固体を規定方向Ｄ１に移動させるように第１電極板１ａの電界を変化させることができる。なお、図５及び７は、進行波電界の原理説明図であり、図７中のプラスに帯電している微粒子６の位置は説明の便宜上の位置に過ぎず、実際の位置を示しているわけではない。

矩形波交流電圧ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３及びＣＨ４の各々は、最大値がＨＶ（例えば、４ｋＶ）の矩形波交流電圧である。電圧印加回路３の第２駆動回路は、第１電極板１ａに対して４種類の電圧印加パターンがある。より詳細には、図６の期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４それぞれで線状電極１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄの組への電圧印加パターンが異なる。

図６の期間Ｔ１の電圧印加パターンでは、図７Ａのように線状電極１２Ａ及び１２Ｂの電圧の極性がマイナス（“−”）、線状電極１２Ｃ及び１２Ｄの電圧の極性がプラス（“＋”）となり、破線の矢印で示す向きの電界が発生する。これにより、プラスに帯電している微粒子６のうち線状電極１２Ｂと線状電極１２Ｃとの間の電界中にある微粒子６は、線状電極１２Ｂへ向かって移動する。

図６の期間Ｔ２の電圧印加パターンでは、図７Ｂのように線状電極１２Ａ及び１２Ｄの電圧の極性がプラス（“＋”）、線状電極１２Ｂ及び１２Ｃの電圧の極性がマイナス（“−”）となり、破線の矢印で示す向きの電界が発生する。これにより、プラスに帯電している微粒子６のうち線状電極１２Ａと線状電極１２Ｂとの間の電界中にある微粒子６は、線状電極１２Ｂへ向かって移動する。また、プラスに帯電している微粒子６のうち線状電極１２Ｃと線状電極１２Ｄとの間の電界中にある微粒子６は、線状電極１２Ｃへ向かって移動する。

図６の期間Ｔ３の電圧印加パターンでは、図７Ｃのように線状電極１２Ａ及び１２Ｂの電圧の極性がプラス（“＋”）、線状電極１２Ｃ及び１２Ｄの電圧の極性がマイナス（“−”）となり、破線の矢印で示す向きの電界が発生する。これにより、プラスに帯電している微粒子６のうち線状電極１２Ｂと線状電極１２Ｃとの間の電界中にある微粒子６は、線状電極１２Ｃへ向かって移動する。

図６の期間Ｔ４の電圧印加パターンでは、図７Ｄのように線状電極１２Ａ及び１２Ｄの電圧の極性がマイナス（“−”）、線状電極１２Ｂ及び１２Ｃの電圧の極性がプラス（“＋”）となり、破線の矢印で示す向きの電界が発生する。これにより、プラスに帯電している微粒子６のうち線状電極１２Ｃと線状電極１２Ｄとの間の電界中にある微粒子６は、線状電極１２Ｄへ向かって移動する。

図５では、線状電極１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄの組への電圧印加パターンが期間Ｔ２の電圧印加パターンの場合の線状電極１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄの電圧の極性をプラス（“＋”）、マイナス（“−”）で例示してある。図５では、期間Ｔ２の電圧印加パターンのときに微粒子６を規定方向Ｄ１へ移動させるのに寄与する電界の向きＨ２と、期間Ｔ３の電圧印加パターンのときに微粒子６を規定方向Ｄ１へ移動させるのに寄与する電界の向きＨ３と、を破線の太さの違いで区別してある。

以上の説明から分かるように、電圧印加回路３では、プラスに帯電している微粒子６を規定方向Ｄ１へ移動させる進行波電界を発生させることができる。なお、進行波電界を発生させるための線状電極１２の組及び電圧印加パターンの種類は上述の例に限定されず、適宜変更してよい。

本実施形態の分離装置１００では、複数の線状電極１２のうち少なくとも一部の線状電極１２における第１端１２１及び第２端１２２が、第２電極板２の厚さ方向において第２電極板２に重ならない。これにより、分離装置１００では、電圧印加回路３が気体中の帯電している固体を第１電極板１に集めるように第１電極板１と第２電極板２との間に電界を発生させたときに、線状電極１２の第１端１２１及び第２端１２２へ帯電している固体が付着するのを抑制することが可能となる。したがって、分離装置１００では、固体を規定方向Ｄ１へ移動させるときに、第１電極板１ａから空間４の範囲外へ向かう電界成分に起因して線状電極１２の第１端１２１及び第２端１２２から固体が再飛散するのを抑制することが可能となる。

分離装置１００では、複数の線状電極１２の各々における第１端１２１及び第２端１２２は、規程方向Ｄ１に向かって傾斜しているのが好ましい。これにより、分離装置１００では、分離装置１００の第１変形例における第１電極板１ｂ（図１１参照）のように複数の線状電極１２の各々が全長に亘って直線状である場合と比べて、固体の再飛散を抑制することが可能となる。より詳細には、分離装置１００では、固体を規定方向Ｄ１へ移動させるときに、線状電極１２の第１端１２１及び第２端１２２に付着していた固体が空間４の範囲内へ移動しやすくなる。これにより、分離装置１００では、線状電極１２の第１端１２１及び第２端１２２からの固体の再飛散を抑制することが可能となる。第１変形例では、複数の線状電極１２の各々における第１端１２１と第２端１２２との間の中間部は、直線状である。

分離装置１００では、複数の線状電極１２のうち規定方向Ｄ１とは反対の方向における先頭の線状電極１２（図１Ａ及び１Ｂそれぞれにおいて一番上の線状電極１２）は、第２電極板２を厚さ方向において第１電極板１に投影した投影領域の外にあるのが好ましい。言い換えれば、分離装置１００では、複数の線状電極１２のうち規定方向Ｄ１とは反対の方向における先頭の線状電極１２が第２電極板２の厚さ方向において第２電極板２と重ならないのが好ましい。これにより、分離装置１００では、電圧印加回路３が気体中の帯電している固体を第１電極板１に集めるように第１電極板１と第２電極板２との間に電界を発生させたときに、先頭の線状電極１２へ帯電している固体が付着するのを抑制することが可能となる。したがって、分離装置１００では、固体を規定方向Ｄ１へ移動させるときに、第１電極板１ａから空間４の範囲外へ向かう電界成分に起因して先頭の線状電極１２から固体が再飛散するのを抑制することが可能となる。

分離装置１００の第２変形例における第１電極板１ｃは、図１２に示すように、複数の線状電極１２の各々が第１方向Ｄ１とは反対側に凸となる曲線状である。

分離装置１００の第３変形例における第１電極板１ｄは、図１３に示すように、複数の線状電極１２の各々が、第１方向Ｄ１とは反対側に凸となる２つの曲線が第２方向Ｄ２に並んだ形状である。

分離装置１００の第４変形例における第１電極板１ｅは、図１４に示すように、第１電極板１ａと比べて、複数の線状電極１２の各々における第２方向Ｄ２に沿った直線状の部分を短くし直線状の部分から傾いた部分を長くした形状である。

分離装置１００の第５変形例における第１電極板１ｆは、図１５に示すように、複数の線状電極１２の各々が第１方向Ｄ１とは反対側に尖ったＶ字状（逆Ｖ字状）の形状である。

分離装置１００の第６変形例における第１電極板１ｇは、図１６に示すように、複数の線状電極１２の各々が、第１方向Ｄ１とは反対側に尖った２つのＶ字が第２方向Ｄ２に並んだ形状（逆Ｗ字状）の形状である。

実施形態に記載した材料、数値等は、好ましい例を示しているだけであり、それに限定する主旨ではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成及び形状それぞれに適宜変更を加えることが可能である。

例えば、ベース１１は、ガラスエポキシ樹脂基板に限らず、他の樹脂系基板、セラミック等により構成されていてもよい。また、第１電極板１は、ベース１１に複数の線状電極１２が埋め込まれていてもよい。

また、第１電極板１は、両面プリント配線板に限らず、例えば、２つの片面プリント配線板を貼り合せて構成してもよい。

また、複数の線状電極１２の各々において長さ方向に直交する断面形状は、矩形状に限らず、例えば、台形状でもよい。

また、第１電極２０１の形状は、線状に限らず、例えば、針状でもよい。

また、帯電装置２００において固体を帯電させる方式は、コロナ放電を利用する方式に限らず、他の方式でもよい。

また、電気集塵装置３００は、帯電装置２００において固体をプラスに帯電させ、分離装置１００においてプラスに帯電している固体を規定方向Ｄ１へ移動させるように構成されているが、これに限らない。要するに、電気集塵装置３００は、帯電装置２００において固体をマイナスに帯電させ、分離装置１００においてマイナスに帯電している固体を規定方向Ｄ１へ移動させるように構成してもよい。

また、送風装置は、分離装置１００が備えていてもよい。

また、電気集塵装置３００は、例えば、電気掃除機等に適用してもよい。

１００ 分離装置
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ 第１電極板
１１ ベース
１２ 線状電極
１２１ 第１端
１２２ 第２端
２ 第２電極板
３ 電圧印加回路
４ 空間
６ 微粒子（固体）
９ 容器
Ｄ１ 規定方向
２００ 帯電装置
３００ 電気集塵装置

Claims (5)

1. 第１電極板と、第２電極板と、電圧印加回路と、を備え、
   前記第１電極板と前記第２電極板とが前記第２電極板の厚さ方向において対向しており、
   前記第１電極板は、板状であり電気絶縁性を有するベースと、前記ベースにおいて前記第２電極板に対向する一面に沿って配置されている複数の線状電極と、を備え、
   前記複数の線状電極は、前記第１電極板の厚さ方向に直交する規定方向に並んでおり、
   前記複数の線状電極のうち前記規定方向において隣り合う２つの線状電極同士が離れており、
   前記電圧印加回路は、気体中の固体を前記第１電極板に集めるように前記第１電極板と前記第２電極板との間に電界を発生させ、かつ、前記第１電極板にある固体を前記規定方向に移動させるように前記第１電極板の電界を変化させる構成であり、
   前記複数の線状電極のうち少なくとも一部の線状電極における長さ方向の第１端及び第２端は、前記第２電極板を前記厚さ方向において前記第１電極板に投影した投影領域の外にある
   ことを特徴とする分離装置。
2. 前記複数の線状電極の各々における前記第１端及び前記第２端は、前記規定方向に向かって傾斜している
   ことを特徴とする請求項１記載の分離装置。
3. 前記複数の線状電極のうち前記規定方向とは反対の方向における先頭の線状電極は、前記投影領域の外にある
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の分離装置。
4. 前記第１電極板と前記第２電極板との間の空間から前記規定方向に沿って排出された固体が入る容器を備える
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の分離装置。
5. 気体中の固体を帯電させる帯電装置と、請求項４記載の分離装置と、を備える
   ことを特徴とする電気集塵装置。

Images