JPWO2017154804A1 - 超音波集塵装置 - Google Patents

Abstract

超音波集塵装置（１０）は、第１振動板（１１）と第１反射板（１２）との間に第１定在波（１３）を発生させる第１超音波発信器（１１０）と、第２振動板（２１）と第２反射板（２２）との間に第２定在波（２３）を発生させる第２超音波発信器（１２０）とを備える。第１方向から見た場合に、第１定在波（１３）に含まれる節の配置と、第２定在波（２３）に含まれる節の配置とは異なる。

Description

本発明は、空気中の微粒子を集める超音波集塵装置に関する。

従来、超音波により空気中の微粒子を集める技術が知られている。例えば、特許文献１には、超音波振動子により超音波を照射することにより空気中の浮遊粒子を凝集除去する超音波凝集装置（超音波集塵装置）が開示されている。

特開２００５−１１８７０６号公報

超音波集塵装置においては、効率的に微粒子を凝集することが課題となる。

本発明は、効率的に微粒子を凝集することができる集塵装置を提供する。

本発明の一態様に係る超音波集塵装置は、空気中の微粒子を超音波により凝集する超音波集塵装置であって、空気が第１方向に流れる流路に、互いに対向配置される第１振動板及び第１反射板と、超音波により前記第１振動板を振動させることによって、前記第１振動板と前記第１反射板との間に第１定在波を発生させる第１超音波発信器と、前記流路のうち、前記第１振動板及び前記第１反射板よりも下流に、互いに対向配置される第２振動板及び第２反射板と、超音波により前記第２振動板を振動させることによって、前記第２振動板と前記第２反射板との間に第２定在波を発生させる第２超音波発信器とを備え、前記第１方向から見た場合に、前記第１定在波に含まれる節の配置と、前記第２定在波に含まれる節の配置とは異なる。

本発明の超音波集塵装置は、効率的に微粒子を凝集することができる。

図１は、実施の形態１に係る超音波集塵装置の概略図である。 図２は、第１超音波発信器の具体的態様の一例を示す図である。 図３は、振動板の大きさを示す模式図である。 図４は、１つの第１超音波発信器が、複数の第１振動板を一括して振動させるための構造の一例を示す図である。 図５は、実施の形態２に係る超音波集塵装置の概略図である。 図６は、空気清浄装置の外観図である。 図７は、電気掃除機の外観図である。 図８は、空気調和装置の外観図である。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。

また、以下の実施の形態において、Ｚ軸方向は、例えば鉛直方向である。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、Ｚ軸に垂直な平面（水平面）上において、互いに直交する方向である。以下の実施の形態では、Ｙ軸方向は、第１方向の一例であり、Ｚ軸方向は、第２方向の一例であり、Ｘ軸方向は、第３方向の一例である。

（実施の形態１）
［構成］
まず、実施の形態１に係る超音波集塵装置の構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る超音波集塵装置の概略図である。

図１に示されるように、実施の形態１に係る超音波集塵装置１０は、管６０と、気流形成部５０と、フィルタ４０と、第１超音波発信器１１０と、第１振動板１１と、第１反射板１２と、第２超音波発信器１２０と、第２振動板２１と、第２反射板２２とを備える。

超音波集塵装置１０は、超音波による空気の振動を用いて、空気中に含まれる微粒子（塵埃など）の凝集を行う装置である。超音波集塵装置１０は、例えば、電気掃除機または空気清浄機等に適用される。微粒子（塵埃等）は、例えば、粉粒体、化合物の集合体、分子、原子、粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）等である。

管６０は、微粒子を含む空気（含塵気流）の流路を形成する構造体（ダクト）である。管６０は、実施の形態１では、角管状であるが、円管状であってもよい。管６０の形状は、特に限定されない。管６０は、例えば、アルミ、ステンレス、もしくはチタン等の金属、または、アクリル樹脂などの樹脂によって形成される。管６０の管壁の厚みは、例えば、３ｍｍである。図１では、対向する２つの管壁６０ａ及び管壁６０ｂが図示され、他の管壁は、図示が省略されている。

気流形成部５０は、管６０に空気を導入する機構、つまり管６０の内部に空気の流れを形成する機構である。気流形成部５０は、例えば、羽根を回転させるファンである。気流形成部５０は、管６０の排気口付近に取り付けられ、空気の吸引を行うことにより、吸気口を通じて管６０内に空気を取り込む。また、気流形成部５０は、超音波によって塵が低減された空気を管６０の外部に排出する。これにより、つまり、管６０内（流路内）においては、空気が第１方向に流れる。第１方向は、言い換えれば、Ｙ軸方向である。空気の流速は、例えば０．１ｍ／ｓ以上１ｍ／ｓ以下である。

フィルタ４０は、空気から微粒子（塵埃等）を取り除くためのエアフィルタである。フィルタ４０は、例えば、ＨＥＰＡフィルタ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）である。フィルタ４０によって微粒子が捕集されるため、図１においてフィルタ４０の左側（上流側）に比べて右側（下流側）においては、単位体積あたりの微粒子の量が少なくなる。管６０に導入される空気中における微粒子の濃度は、例えば、０．５万個／Ｌ（リットル）以上１．５万個／Ｌ以下であり、フィルタ４０の下流における微粒子の濃度は、０．５万個／Ｌ未満である。

なお、フィルタ４０は、必須の構成要素ではない。超音波による微粒子の凝集が十分に行われれば、凝集された微粒子は管６０内で落下する。このため、フィルタ４０が不要となる場合がある。また、超音波集塵装置１０は、フィルタ４０に代えて、または、フィルタ４０に加えて、微粒子を帯電させる放電電極と、帯電された微粒子を捕集する集塵電極とを備える電気集塵装置を備えてもよい。

第１振動板１１及び第１反射板１２は、微粒子を含む空気が第１方向に流れる流路に配置される。第１振動板１１及び第１反射板１２は、具体的には、管６０内の空気の流路の少なくとも一部を挟むように配置される。第１振動板１１及び第１反射板１２は、具体的には、第１方向と直交する第２方向（Ｚ軸方向）において互いに対向配置される。第１振動板１１と第１反射板１２とは平行である。

第１振動板１１及び第１反射板１２のそれぞれは、例えば、管６０と別体であって、管６０内に配置される。しかしながら、第１振動板１１及び第１反射板１２のそれぞれは、管６０の管壁の一部分を構成してもよい。また、第１振動板１１及び第１反射板１２の一方が管６０とは別体であって、他方が管６０の管壁の一部分を構成してもよい。

第１振動板１１及び第１反射板１２は、例えば、アルミ、ステンレス、または、チタンなどの金属により形成されるが、アクリル樹脂等の樹脂によって形成されてもよい。また、第１振動板１１及び第１反射板１２は、板状であれば形状は特に限定されない。第１振動板１１及び第１反射板１２の厚みは、例えば３ｍｍである。

第１超音波発信器１１０は、超音波により第１振動板１１を振動させる装置である。図２は、第１超音波発信器１１０の具体的態様の一例を示す図である。

第１超音波発信器１１０は、主としてセラミック等の圧電素子（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔ）からなる振動子（超音波振動子）１１１を備える。振動子１１１には、制御部１１３によって電圧が印加される。制御部は、例えば、プロセッサ、マイクロコンピュータ、または専用回路などによって実現される。

第１超音波発信器１１０は、例えば、増幅ホーン１１２を介して第１振動板１１を振動させる。増幅ホーン１１２は、当該増幅ホーン１１２の一端が振動子１１１とボルト等で締めて連結されることで接続された共鳴体（共振体）である。増幅ホーン１１２の他端は、第１振動板１１と接続されている。増幅ホーン１１２は、ステンレス、アルミ合金、または、チタン合金等の金属で形成される。増幅ホーン１１２の形状は、円錐もしくは円柱などの回転体、または、指数曲線、双曲線、放物線等を母線とする回転体等である。回転体の中心軸方向の長さ（一端から他端までの長さ）は、超音波に係る振動を生じる振動子１１１の振動エネルギーを効率的に伝搬するために超音波の半波長の整数倍である。

第１超音波発信器１１０は、超音波により第１振動板１１を振動させることにより、第１振動板１１と第１反射板１２との間に第１定在波１３を発生させる。言い換えれば、第１超音波発信器１１０の周波数は、第１振動板１１と第１反射板１２との間で第１定在波１３が生じるように調整されている。なお、図１では、第１定在波１３は模式的に図示されている。

第１振動板１１と第１反射板１２との間で第１定在波１３が生じると、管６０に導かれた空気中の微粒子のうち、第１定在波１３の１以上の各節の近傍を通過する微粒子は、幾分かその節に引き寄せられる。つまり、第１定在波１３の節の位置においては、空気中の微粒子が凝集される。

第２振動板２１及び第２反射板２２は、微粒子を含む空気が第１方向に流れる流路のうち、第１振動板１１及び第１反射板１２よりも下流に配置される。第２振動板２１及び第２反射板２２は、具体的には、管６０の中の空気の流路の少なくとも一部を挟むように配置される。第２振動板２１及び第２反射板２２は、具体的には、第２方向（Ｚ軸方向）において互いに対向配置される。第２振動板２１と第２反射板２２とは平行である。

なお、第１振動板１１及び第１反射板１２の間隔と、第２振動板２１及び第２反射板２２の間隔とは同一である。また、第１振動板１１及び第１反射板１２の中心Ｐ１と、第２振動板２１及び第２反射板２２の中心Ｐ２とは、第２方向における位置が同一である。中心とは、例えば、振動板から反射板までの距離を示す線分の中点である。

第２振動板２１及び第２反射板２２のそれぞれは、例えば、管６０と別体であって、管６０内に配置される。しかしながら、第２振動板２１及び第２反射板２２のそれぞれは、管６０の管壁の一部分を構成してもよい。第２振動板２１及び第２反射板２２の一方が管６０とは別体であって、他方が管６０の管壁の一部分を構成してもよい。

第２振動板２１及び第２反射板２２は、例えば、アルミ、ステンレス、またはチタンなどの金属により形成されるが、アクリル樹脂等の樹脂によって形成されてもよい。また、第２振動板２１及び第２反射板２２は、板状であれば形状は特に限定されない。第２振動板２１及び第２反射板２２の厚みは、例えば３ｍｍである。

第２超音波発信器１２０は、超音波により第２振動板２１を振動させる装置である。第２超音波発信器１２０の具体的態様は、第１超音波発信器１１０と同様である。

第２超音波発信器１２０は、超音波により第２振動板２１を振動させることによって、第２振動板２１と第２反射板２２との間に第２定在波２３を発生させる。言い換えれば、第２超音波発信器１２０の周波数は、第２振動板２１と第２反射板２２との間で第２定在波２３が生じるように調整されている。なお、図１では、第２定在波２３は模式的に図示されている。

第２超音波発信器１２０の周波数は、第１超音波発信器１１０の周波数とは異なる。例えば、第２超音波発信器１２０の周波数は、第１超音波発信器１１０の周波数よりも高いが、第２超音波発信器１２０の周波数は、第１超音波発信器１１０の周波数よりも低くてもよい。

第２振動板２１と第２反射板２２との間で第２定在波２３が生じると、管６０に導かれた空気中の微粒子のうち、第２定在波２３の１以上の各節の近傍を通過する微粒子は、幾分かその節に引き寄せられる。つまり、第２定在波２３の節の位置においては、空気中の微粒子が凝集される。

なお、上記のように第１超音波発信器１１０の周波数が、第２超音波発信器１２０の周波数と異なれば、第１定在波の波長λ１は、第２定在波の波長λ２と異なる。第１超音波発信器１１０の周波数が、第２超音波発信器１２０の周波数よりも大きいときには、波長λ１＞波長λ２となる。このとき、波長λ１は、例えば、波長λ２の整数倍となる。一方、第１超音波発信器１１０の周波数が、第２超音波発信器１２０の周波数よりも小さいときには、波長λ１＜波長λ２となる。このとき、波長λ２は、例えば、波長λ１の整数倍となる。

［定在波に含まれる節の配置］
以上説明した超音波集塵装置１０においては、第１振動板１１及び第１反射板１２の間隔と、第２振動板２１及び第２反射板２２の間隔とは同一であるが、第１超音波発信器１１０の周波数と、第２超音波発信器１２０の周波数とが異なる。したがって、第１定在波１３の節の配置と、第２定在波２３の節の配置とが異なる。

具体的には、第１方向（Ｙ方向）から見た場合に、第１定在波１３の節１４ａの位置と、第２定在波２３の節２４ａ、節２４ｂ、節２４ｃ、及び節２４ｄの各位置とは重ならない。第１方向から見た場合に、第１定在波１３の節１４ａの位置は、第２定在波２３の腹の位置と重なる。

また、第１定在波１３の節１４ｂの位置と、第２定在波２３の節２４ａ、節２４ｂ、節２４ｃ、及び節２４ｄの各位置とは重ならない。第１方向から見た場合に、第１定在波１３の節１４ｂの位置は、第２定在波２３の腹の位置と重なる。

このように、第１定在波１３に含まれる節の、第２方向における配置と、第２定在波２３に含まれる節の、第２方向における配置とは異なる。

空気中の微粒子は、通常、流路を第１方向に沿って直進する。超音波集塵装置１０において第１方向から見た場合に、第１定在波１３の節の配置と、第２定在波２３の節の配置とが同じであると仮定すると、第１定在波１３の腹の位置を通った微粒子は、第２定在波２３の腹の位置を通ることになる。このような微粒子は、節の位置近傍を通らないため、凝集されずにフィルタ４０に入ることになる。つまり、第１方向から見た場合に、第１定在波１３の節の配置と、第２定在波２３の節の配置とが同じであると、微粒子の凝集が効率的に行われない。

これに対し、超音波集塵装置１０においては、第１方向から見た場合に、第１定在波１３の節の配置と、第２定在波２３の節の配置とが異なるため、第１定在波１３の腹の位置を通った微粒子であっても、第２定在波２３の節の位置近傍を通る場合がある。そうすると、第１定在波１３によって凝集されなかった微粒子が、第２定在波２３によって凝集される。つまり、超音波集塵装置１０は、空気中の微粒子の凝集を効率的に行うことができる。

また、超音波集塵装置１０は、第２振動板２１及び第２反射板２２よりも下流にフィルタ４０を備える。超音波集塵装置１０において、第１方向から見た場合に、第１定在波１３の節の配置と、第２定在波２３の節の配置とが同じであると、凝集された粒子がフィルタ４０内の同じ位置に集中的に入るため、フィルタ４０内で微粒子が堆積する場所が偏る。そうすると、フィルタ４０の寿命が低下する。

これに対し、超音波集塵装置１０においては、第１方向から見た場合に、第１定在波１３の節の配置と、第２定在波２３の節の配置とが異なるため、フィルタ４０内で微粒子が堆積する場所を分散させることができる。つまり、フィルタ４０の寿命を向上することができる。

なお、超音波集塵装置１０においては、第１方向から見た場合に、第１定在波１３に含まれる１つの節の位置は、第２定在波２３に含まれる全ての節の位置と異なる。このような構成により、微粒子の凝集がより効率的に行われる。しかしながら、超音波集塵装置１０においては、第１定在波１３に含まれる節の中に、第２定在波２３に含まれる節と第１方向から見た場合の位置が重ならないものが少なくとも１つあればよい。超音波集塵装置１０においては、第２定在波２３に含まれる節の中に、第１定在波１３に含まれる節と第１方向から見た場合の位置が重ならないものが少なくとも１つあればよい。

［定在波に含まれる節の数］
ところで、超音波集塵装置１０においては、第１超音波発信器１１０の周波数が、第２超音波発信器１２０の周波数と異なればよい。しかしながら、第２超音波発信器１２０よりも上流に位置する第１超音波発信器１１０の周波数が、第２超音波発信器１２０の周波数よりも低ければ、超音波集塵装置１０は、空気中の微粒子の凝集をより効率的に行うことができる。

図１に示されるように、振動板と反射板との間隔が同じ場合には、超音波発信器の周波数が高いほど、節の数が増える。より詳細には、超音波発信器の周波数が高いほど、第１方向から見たときの単位面積当たり（単位長さ当たり）の節の数が増える。つまり、微粒子をきめ細かく捕集することができる。一方で、節の数が増えると、１つの節において微粒子を捕集するエネルギーは低下する。

第１超音波発信器１１０の周波数が、第２超音波発信器１２０の周波数よりも低ければ、上流においては節の数の少ない第１定在波１３によって強いエネルギーで質量の大きい微粒子を捕集することができる。下流においては、上流で凝集されなかった質量の小さい微粒子を節の数の多い第２定在波２３によってきめ細かく捕集することができる。定在波を網に例えると、下流に行くほど定在波の節の数が増える構成は、微粒子を捕集する網の目が下流に行くほど徐々に細かくなる構成に例えられる。

このように、第１超音波発信器１１０の周波数が、第２超音波発信器１２０の周波数よりも低ければ、超音波集塵装置１０は、より効率的に、空気中の微粒子の凝集を行うことができる。

［振動板の大きさ］
超音波集塵装置１０において、振動板の大きさ（振動板の主面の面積）は、周波数に応じて変更されてもよい。具体的には、高い周波数で振動される振動板ほど、大きさが小さいとよい。図３は、振動板の大きさを示す模式図である。

広範囲で集塵を行うためには、振動板は、なるべく大きいほうがよいが、周波数が高い超音波発信器に大きい振動板が接続されると、振動板のたわみなどにより、振動板の変位（周波数）を維持できない場合がある。

上述のように、第１超音波発信器１１０の周波数は、第２超音波発信器１２０の周波数よりも低い。このような場合、図３に示されるように、第１振動板１１の大きさは、第２振動板２１の大きさよりも大きいほうがよい。

これにより、超音波集塵装置１０は、適切に第１振動板１１及び第２振動板２１を振動させることができる。なお、図３の例では、振動板の大きさに対応して反射板の大きさも変更されている。

［実施の形態１の変形例１］
上記実施の形態１で説明された、第１振動板１１、第１反射板１２、第２振動板２１、及び第２反射板２２の配置は一例である。

超音波集塵装置１０では、第１振動板１１及び第１反射板１２の間隔と、第２振動板２１及び第２反射板２２の間隔とは同一であったが、異なってもよい。

また、第１振動板１１及び第１反射板１２と、第２振動板２１及び第２反射板２２とは、いずれも第２方向において対向した。しかしながら、このような配置は一例であり、第１振動板１１及び第１反射板１２が第２方向において対向し、第２振動板２１及び第２反射板２２が第１方向（Ｙ軸方向）及び第２方向（Ｚ軸方向）のいずれの方向とも直交する第３方向（Ｘ軸方向）において対向してもよい。

また、超音波集塵装置１０は、振動板、反射板、及び、超音波発信器の組を３組以上備えてもよい。この場合、超音波発信器の周波数が、上流から順に、例えば、２０ｋＨｚ、４０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ・・のように設定されれば、超音波集塵装置１０は、空気中の微粒子の凝集をより効率的に行うことができる。

［実施の形態１の変形例２］
また、超音波集塵装置１０は、複数の第１振動板１１を備えてもよい。このとき、複数の第１振動板１１は、櫛状に配置され、１つの第１超音波発信器１１０は、複数の第１振動板１１を一括して（まとめて）振動してもよい。図４は、１つの第１超音波発信器１１０が、複数の第１振動板１１を一括して振動させるための構造の一例を示す図（側面図）である。

図４に示される構造では、４つの第１振動板１１のそれぞれは、端部が支持部材１５に接続されている。支持部材１５は、例えば、アルミ、ステンレス、またはチタンなどの金属により形成されるが、アクリル樹脂等の樹脂によって形成されてもよい。支持部材１５は、４つの第１振動板１１と一体形成されてもよい。

４つの第１振動板１１は、互いに平行になるように配置されている。一の第１振動板１１と他の第１振動板１１との間には、第１反射板１２が配置される。第１反射板１２は、３つ配置される。

支持部材１５は、第１超音波発信器１１０に接続される。第１超音波発信器１１０は、支持部材１５を介して、複数の第１振動板１１を超音波により一括して振動させる。

このように、１つの第１超音波発信器１１０に複数の第１振動板が接続されることによって、第１振動板１１の数に対する第１超音波発信器１１０の数を低減することができる。そうすると、消費電力が削減される。

また、複数の第１振動板１１のそれぞれは、片側のみが支持部材１５によって支持される。このような構成により、第１振動板１１のたわみ振動によって効率的に第１定在波１３を発生させることができる。

また、２つの第１反射板１２の間に位置する第１振動板１１は、背向する２つの主面のそれぞれを用いて第１定在波１３を発生させることができる。

なお、図４に示される第１振動板１１の数、第１反射板１２の数、第１振動板１１と第１反射板１２との間隔などの仕様は一例である。このような仕様は、経験的または実験的に適宜定められればよい。また、図４に示される構造は、複数の第２振動板２１、複数の第２反射板２２、及び、第２超音波発信器１２０に採用されてもよい。

［実施の形態１の効果等］
以上説明したように、超音波集塵装置１０は、空気中の微粒子を超音波により凝集する超音波集塵装置であって、空気が第１方向に流れる流路に、互いに対向配置される第１振動板１１及び第１反射板１２を備える。超音波集塵装置１０は、超音波により第１振動板１１を振動させることによって、第１振動板１１と第１反射板１２との間に第１定在波１３を発生させる第１超音波発信器１１０を備える。超音波集塵装置１０は、流路のうち、第１振動板１１及び第１反射板１２よりも下流に、互いに対向配置される第２振動板２１及び第２反射板２２を備える。超音波集塵装置１０は、超音波により第２振動板２１を振動させることによって、第２振動板２１と第２反射板２２との間に第２定在波２３を発生させる第２超音波発信器１２０を備える。第１方向から見た場合に、第１定在波１３に含まれる節（例えば、節１４ａ及び節１４ｂ）の配置と、第２定在波２３に含まれる節（節２４ａ、節２４ｂ、節２４ｃ、及び節２４ｄ）の配置とは異なる。

これにより、第１定在波１３によって凝集されなかった微粒子が、第２定在波２３によって凝集される確率が高まる。よって、超音波集塵装置１０は、空気中の微粒子の凝集を効率的に行うことができる。

また、第１超音波発信器１１０の周波数と、第２超音波発信器１２０の周波数とは異なってもよい。

このように、超音波集塵装置１０は、第１超音波発信器１１０及び第２超音波発信器１２０を異なる周波数で動作させることにより、第１方向から見た場合の、第１定在波１３に含まれる節の配置と、第２定在波２３に含まれる節の配置とを異ならせることができる。

また、第１超音波発信器１１０の周波数は、第２超音波発信器１２０の周波数よりも低くてもよい。

これにより、上流においては節の数の少ない第１定在波１３によって強いエネルギーで質量の大きい微粒子を捕集することができる。下流においては、上流で凝集されなかった質量の小さい微粒子を節の数の多い第２定在波２３によってきめ細かく捕集することができる。つまり、超音波集塵装置１０は、空気中の微粒子の凝集をより効率的に行うことができる。

また、第１振動板１１の大きさは、第２振動板２１の大きさよりも大きくてもよい。

これにより、超音波集塵装置１０は、第１振動板１１及び第２振動板２１を適切に振動させることができる。

また、第１振動板１１及び第１反射板１２の間隔と、第２振動板２１及び第２反射板２２の間隔とは同一であってもよい。

このように、超音波集塵装置１０は、第１振動板１１及び第１反射板１２の間隔と、第２振動板２１及び第２反射板２２の間隔とを同じ間隔に維持したまま、第１方向から見た場合の、第１定在波１３に含まれる節の配置と、第２定在波２３に含まれる節の配置とを異ならせることができる。

また、第１振動板１１及び第１反射板１２は、第１方向と直交する第２方向において対向配置され、第２振動板２１及び第２反射板２２は、第２方向において対向配置されてもよい。第１振動板１１及び第１反射板１２の中心Ｐ１と、第２振動板２１及び第２反射板２２の中心Ｐ２とは、第２方向における位置が同一であってもよい。

これにより、超音波集塵装置１０は、第１方向に直交する第２方向に第１定在波１３及び第２定在波２３を発生させることができる。

また、図４に示されるように、超音波集塵装置１０は、複数の第１振動板１１と、複数の第１振動板１１のそれぞれの端部が接続された支持部材１５とを備えてもよい。第１超音波発信器１１０は、支持部材１５を介して、複数の第１振動板１１を超音波により一括して振動させてもよい。

これにより、第１振動板１１の数に対する第１超音波発信器１１０の数が低減されるため、消費電力が削減される。

（実施の形態２）
［構成］
実施の形態１では、第１超音波発信器１１０の周波数と、第２超音波発信器１２０の周波数とを異ならせることにより、第１方向から見た場合の、第１定在波１３に含まれる節の配置と、第２定在波２３に含まれる節の配置とが変更された。しかしながら、第１方向から見た場合の、第１定在波１３に含まれる節の配置と、第２定在波２３に含まれる節の配置とを変更する方法は、特に限定されず、どのような方法であってもよい。例えば、第１定在波１３に含まれる節の配置と、第２定在波２３に含まれる節の配置とは、第１振動板１１、第１反射板１２、第２振動板２１、及び第２反射板２２の配置によっても変更可能である。

具体的には、第１超音波発信器１１０の周波数と、第２超音波発信器１２０の周波数とが同一であっても、第１振動板１１及び第１反射板１２の間隔と、第２振動板２１及び第２反射板２２の間隔を異ならせることにより、第１方向から見た場合の節の配置の変更が可能である。

また、例えば、第１超音波発信器１１０の周波数と、第２超音波発信器１２０の周波数とが同一であり、かつ、第１振動板１１及び第１反射板１２の間隔と、第２振動板２１及び第２反射板２２の間隔とが同一であっても、第１方向から見た場合の節の配置の変更は可能である。実施の形態２では、このような超音波集塵装置について説明する。図５は、実施の形態２に係る超音波集塵装置の概略図である。なお、実施の形態２では、実施の形態１との相違点を中心に説明が行われ、実施の形態１で既に説明された事項については、説明が省略される。

図５に示される超音波集塵装置１０ａにおいては、第１超音波発信器１１０の周波数と、第２超音波発信器１２０の周波数とは同一である。また、第１振動板１１及び第１反射板１２の間隔と、第２振動板２１及び第２反射板２２の間隔とは同一である。第１振動板１１及び第１反射板１２は、第１方向と直交する第２方向において対向配置され、第２振動板２１及び第２反射板２２は、第２方向において対向配置される。

ここで、超音波集塵装置１０ａにおいては、第２振動板２１及び第２反射板２２の位置が、第１振動板１１及び第１反射板１２の位置に対してずれている。言い換えれば、第１振動板１１及び第１反射板１２の中心Ｐ１と、第２振動板２１及び第２反射板２２の中心Ｐ２とは、第２方向における位置が異なる。これにより、第１方向から見た場合に、第１定在波１３に含まれる節の配置と、第２定在波２３ａに含まれる節の配置とは異なる。

具体的には、第１方向から見た場合に、第１定在波１３の節１４ａの位置と、第２定在波２３ａの節２５ａ及び節２５ｂの各位置とは重ならない。また、第１定在波１３の節１４ｂの位置と、第２定在波２３ａの節２５ａ及び節２５ｂの各位置とは重ならない。

これにより、超音波集塵装置１０ａは、超音波集塵装置１０と同様に、空気中の微粒子の凝集を効率的に行うことができ、かつ、フィルタ４０の寿命を向上することができる。

ところで、超音波集塵装置１０ａは、第１振動板１１及び第１反射板１２の中心Ｐ１に対する、第２振動板２１及び第２反射板２２の中心Ｐ２の、第２方向における相対的な位置を変更するための機構である機構７０ａ及び機構７０ｂを備える。

機構７０ａは、第２反射板２２の第２方向における位置を調整するための機構であり、機構７０ｂは、第２振動板２１の第２方向における位置を調整するための機構である。第１振動板１１及び第１反射板１２の位置は固定されている。このため、機構７０ａ及び機構７０ｂによれば、第２方向における、中心Ｐ２の中心Ｐ１に対する相対位置を任意に変更することができる。また、機構７０ａ及び機構７０ｂによれば、第２振動板２１と第２反射板２２との間隔を変更することも可能である。

機構７０ａ及び機構７０ｂは、例えば、ネジ式の位置調整機構であるが、機構７０ａ及び機構７０ｂの具体的な態様は、特に限定されない。機構７０ａ及び機構７０ｂは、ユーザが手動で操作する機構であってもよいし、制御装置（図示せず）によって制御される機構であってもよい。

なお、機構７０ａ及び機構７０ｂは、第１振動板１１及び第１反射板１２の中心Ｐ１に対する、第２振動板２１及び第２反射板２２の中心Ｐ２の、第２方向における相対的な位置を変更できればよい。したがって、機構７０ａ及び機構７０ｂは、例えば、第１振動板１１及び第１反射板１２の第２方向における位置を変更し、第２振動板２１及び第２反射板２２の位置が固定されていてもよい。

ところで、図５に示される節１４ｂは、第１振動板１１から第１定在波１３の波長の２分の１だけ離れた位置に生じる。ここで、中心Ｐ２を中心Ｐ１に対して大きくずらすと、節１４ｂの近傍で凝集された微粒子が第２振動板２１に衝突してしまう可能性がある。そこで、機構７０ａによる位置調整量は、第２定在波２３ａの半波長の範囲内（つまり、第１定在波１３の半波長の範囲内）に制限されるとよい。機構７０ｂによる位置調整量についても同様である。

また、機構７０ａ及び機構７０ｂが制御装置によって制御される場合、制御装置は、中心Ｐ２の中心Ｐ１に対する相対位置を時間の経過に応じて変更することにより、フィルタ４０内で微粒子が堆積する場所を分散させてもよい。これにより、フィルタ４０の寿命を向上することができる。また、超音波集塵装置１０ａは、さらに、フィルタ４０における圧力損失を計測するセンサ（例えば、微差圧センサ）を備え、センサのセンシング結果に応じて中心Ｐ２の中心Ｐ１に対する相対位置を変更してもよい。これにより、フィルタ４０における圧力損失が大きくなったとき、つまり、フィルタ４０が目詰まりしたときに、フィルタ４０内で微粒子が堆積する場所を変更するような制御が実現される。

［実施の形態２の効果等］
以上説明したように、超音波集塵装置１０ａにおいては、第１超音波発信器１１０の周波数と、第２超音波発信器１２０の周波数とは同一であり、第１振動板１１及び第１反射板１２の間隔と、第２振動板２１及び第２反射板２２の間隔とは同一である。また、超音波集塵装置１０ａにおいては、第１振動板１１及び第１反射板１２は、第１方向と直交する第２方向において対向配置され、第２振動板２１及び第２反射板２２は、第２方向において対向配置される。超音波集塵装置１０ａにおいては、第１振動板１１及び第１反射板１２の中心Ｐ１と、第２振動板２１及び第２反射板２２の中心Ｐ２とは、第２方向における位置が異なる。

このように、超音波集塵装置１０ａは、中心Ｐ１と中心Ｐ２の第２方向における位置を異ならせることにより、第１方向から見た場合の、第１定在波１３に含まれる節の配置と、第２定在波２３に含まれる節の配置とを異ならせることができる。

また、超音波集塵装置１０ａは、さらに、第１振動板１１及び第１反射板１２の中心Ｐ１に対する、第２振動板２１及び第２反射板２２の中心Ｐ２の、第２方向における相対的な位置を変更するための機構を備えてもよい。

これにより、中心Ｐ１に対する中心Ｐ２の第２方向における位置が変更可能となる。

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態に係る超音波集塵装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、空気を対象として集塵が行われたが、空気以外の気体を対象として集塵が行われてもよい。

また、本発明の全般的または具体的な態様は、特に限定されない。本発明は、実施の形態に係る超音波集塵装置を備える空気清浄装置として実現されてもよい。図６は、空気清浄装置の外観図である。なお、空気清浄装置は、産業用であってもよいし、家庭用であってもよい。

また、本発明は、上記実施の形態に係る超音波集塵装置を備える電気掃除機として実現されてもよい。図７は、電気掃除機の外観図である。本発明は、上記実施の形態に係る超音波集塵装置を備える空気調和装置（熱交換空気調和装置）として実現されてもよい。図８は、空気調和装置の外観図である。

その他、実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１０、１０ａ 超音波集塵装置
１１ 第１振動板
１２ 第１反射板
１３ 第１定在波
１４ａ、１４ｂ、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２５ａ、２５ｂ 節
１５ 支持部材
２１ 第２振動板
２２ 第２反射板
２３、２３ａ 第２定在波
７０ａ、７０ｂ 機構
１１０ 第１超音波発信器
１２０ 第２超音波発信器

Claims (9)

1. 空気中の微粒子を超音波により凝集する超音波集塵装置であって、
   空気が第１方向に流れる流路に、互いに対向配置される第１振動板及び第１反射板と、
   超音波により前記第１振動板を振動させることによって、前記第１振動板と前記第１反射板との間に第１定在波を発生させる第１超音波発信器と、
   前記流路のうち、前記第１振動板及び前記第１反射板よりも下流に、互いに対向配置される第２振動板及び第２反射板と、
   超音波により前記第２振動板を振動させることによって、前記第２振動板と前記第２反射板との間に第２定在波を発生させる第２超音波発信器とを備え、
   前記第１方向から見た場合に、前記第１定在波に含まれる節の配置と、前記第２定在波に含まれる節の配置とは異なる
   超音波集塵装置。
2. 前記第１超音波発信器の周波数と、前記第２超音波発信器の周波数とは異なる
   請求項１に記載の超音波集塵装置。
3. 前記第１超音波発信器の周波数は、前記第２超音波発信器の周波数よりも低い
   請求項２に記載の超音波集塵装置。
4. 前記第１振動板の大きさは、前記第２振動板の大きさよりも大きい
   請求項３に記載の超音波集塵装置。
5. 前記第１振動板及び前記第１反射板の間隔と、前記第２振動板及び前記第２反射板の間隔とは同一である
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波集塵装置。
6. 前記第１振動板及び前記第１反射板は、前記第１方向と直交する第２方向において対向配置され、
   前記第２振動板及び前記第２反射板は、前記第２方向において対向配置され、
   前記第１振動板及び前記第１反射板の中心と、前記第２振動板及び前記第２反射板の中心とは、前記第２方向における位置が同一である
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波集塵装置。
7. 前記第１超音波発信器の周波数と、前記第２超音波発信器の周波数とは同一であり、
   前記第１振動板及び前記第１反射板の間隔と、前記第２振動板及び前記第２反射板の間隔とは同一であり、
   前記第１振動板及び前記第１反射板は、前記第１方向と直交する第２方向において対向配置され、
   前記第２振動板及び前記第２反射板は、前記第２方向において対向配置され、
   前記第１振動板及び前記第１反射板の中心と、前記第２振動板及び前記第２反射板の中心とは、前記第２方向における位置が異なる
   請求項１に記載の超音波集塵装置。
8. さらに、前記第１振動板及び前記第１反射板の中心に対する、前記第２振動板及び前記第２反射板の中心の、前記第２方向における相対的な位置を変更するための機構を備える
   請求項７に記載の超音波集塵装置。
9. 前記超音波集塵装置は、
   複数の前記第１振動板と、
   複数の前記第１振動板のそれぞれの端部が接続された支持部材とを備え、
   前記第１超音波発信器は、前記支持部材を介して、複数の前記第１振動板を超音波により一括して振動させる
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波集塵装置。

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