特許 6671905 集塵装置および空気調和装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6671905

(24)【登録日】2020年3月6日

(45)【発行日】2020年3月25日

(54)【発明の名称】集塵装置および空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   B03C 3/41 20060101AFI20200316BHJP

   B03C 3/40 20060101ALI20200316BHJP

   B03C 3/47 20060101ALI20200316BHJP

   F24F 1/0076 20190101ALI20200316BHJP

   H01T 19/00 20060101ALI20200316BHJP

【ＦＩ】

   B03C3/41 C

   B03C3/40 A

   B03C3/47

   F24F1/0076

   H01T19/00

【請求項の数】9

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-187349(P2015-187349)

(22)【出願日】2015年9月24日

(65)【公開番号】特開2017-60918(P2017-60918A)

(43)【公開日】2017年3月30日

【審査請求日】2018年5月7日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】505461072

【氏名又は名称】東芝キヤリア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】特許業務法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 陽介

(72)【発明者】

【氏名】宇井 明生

(72)【発明者】

【氏名】秋田 征人

(72)【発明者】

【氏名】関 勇輔

【審査官】 増田 健司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２９７１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平７−２７９１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−６８１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−５５４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−１７３８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−９５９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−３１３９８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０３Ｃ ３／４１

Ｂ０３Ｃ ３／４０

Ｂ０３Ｃ ３／４７

Ｆ２４Ｆ １／００７６

Ｈ０１Ｔ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状体が、当該板状体の板厚方向に沿って間隙を設けて複数配列され、前記間隙が前記板厚方向と直行する方向に流れる気流を通過させる流路とされた対向電極と、
前記対向電極と対向する先端を有する複数の板状突起部を備え、前記板状体の板厚方向及び前記気流の流れ方向と直行する配列方向に沿って配列された複数の板状電極と、を具備し、
前記複数の板状電極と前記対向電極間に電圧を印加することによって前記複数の板状電極から前記対向電極に向かう方向の放電がなされ、前記複数の板状体は、前記放電によって帯電した塵埃を捕集する
集塵装置。

【請求項2】

同一の前記板状電極上の前記板状突起部が、前記板状体の板厚方向に沿って配置される請求項１記載の集塵装置。

【請求項3】

異なる前記板状電極上の前記板状突起部が、前記板状電極の配列方向に沿って配置される、請求項１または２に記載の集塵装置。

【請求項4】

同一の前記板状電極上の前記板状突起部の間隔が、前記板状体の間隔よりも大きい、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の集塵装置。

【請求項5】

異なる前記板状電極上の前記板状突起部の間隔が、同一の前記板状電極上の前記板状突起部の間隔より小さい
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の集塵装置。

【請求項6】

前記板状電極と前記対向電極間の距離が、１０ｍｍ以上、２０ｍｍ以下である
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の集塵装置。

【請求項7】

異なる前記板状電極上の前記板状突起部の間隔が、５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の集塵装置。

【請求項8】

同一の前記板状電極上の前記板状突起部の間隔が、５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下である
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の集塵装置。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれか１項に記載の集塵装置を具備する空気調和機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は，静電気力により塵埃を捕捉する集塵装置および空気調和装置に関する。

【背景技術】

【0002】

空気中の塵埃を捕獲し、清浄化するために、空気清浄機が用いられる。近年では、空気調和機（エアコン）が空気清浄機能を有することもある。空気清浄機には、フィルタ式と電気集塵式があり、対象粒子の性状や装置のサイズに応じて、適宜に選択または併用される。電気集塵式は、フィルタ式に対して、流体抵抗が小さく、粒径の小さな粒子を比較的高効率で収集できる。

【0003】

電気集塵機は、空気の流れ（気流）の上流側、下流側それぞれに配置される、荷電部および集塵部を備える。荷電部は、イオン化線（または針電極）と対向電極を有し、プラズマを生成する。このプラズマ中の荷電粒子は、気流中の塵埃に電荷を付与する。集塵部は、集塵電極と対向電極を有し、電荷を帯びた塵埃を集塵電極で捕捉する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−６６５０９号公報

【特許文献2】特開２００７−２８９８３２号公報

【特許文献3】特開平１１−２２１４８７号公報

【特許文献4】特許第３３５８００８号公報

【特許文献5】米国特許第５５４７４９６号明細書

【特許文献6】米国特許出願公開第２００４／０１２３７３９Ａ１号明細書

【特許文献7】特開２０１４−１４７８６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、電気集塵機の性能には、種々のパラメータ（例えば、放電電極の数、形状、集塵電極の形状、配置、対象粒子の性状（例えば、粒径）、気流の速さ、放電電流の密度）が関与する。
一般に、電気集塵機の性能向上には、放電電極の数を増やすことが有効である。放電電極の数を増やすことで、より多くのプラズマスポット（プラズマ領域）を生成できる。
一方、放電電極の数を増やすと、電気集塵機が大型化し易くなる。これを避けるために、放電電極を近接して配置することが考えられる。しかし、放電電極の近接配置によって、プラズマ同士の干渉が発生し、電極当たりのプラズマ強度（密度）が低下する可能性がある。この場合、放電電極を近接配置しても、電気集塵機の性能は向上しない。
また、放電電極の数を増やすと、気流に対する抵抗（通風抵抗）も増加し、例えば、空気調和機の空調性能（冷暖房など）に悪影響を及ぼす可能性もある。
以上のように、電気集塵機（特に、荷電部）のコンパクト化と高性能化の両立は、容易ではない。

【0006】

本発明は，コンパクト化と高性能化の両立を図った集塵装置および空気調和装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の集塵装置は、第１の板厚方向の複数の板状体を備える対向電極と、前記対向電極と対向する先端を有し、前記第１の板厚方向と略直交する第２の板厚方向の、複数の板状突起部、を備える放電電極と、前記放電電極と前記対向電極間に電圧を印加するための電源と、を具備する。前記複数の板状突起部は、前記電圧が印加されることによって放電がなされ、前記複数の板状体は、前記放電によって帯電した塵埃を捕集する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る電気集塵機１０の構成を示す斜視図である。

【図2】比較例に係る電気集塵機１０ｘの構成を示す斜視図である。

【図3A】比較例に係る放電電極１１ｘでのプラズマＰｌの分布を表す模式図である。

【図3B】比較例に係る放電電極１１ｘでのプラズマＰｌの分布を表す模式図である。

【図3C】比較例に係る放電電極１１ｘでのプラズマＰｌの分布を表す模式図である。

【図4A】実施形態に係る放電電極１１でのプラズマＰｌの分布を表す模式図である。

【図4B】実施形態に係る放電電極１１でのプラズマＰｌの分布を表す模式図である。

【図4C】実施形態に係る放電電極１１でのプラズマＰｌの分布を表す模式図である。

【図5】板状電極１１１の間隔と、プラズマ強度（荷電粒子密度）の関係を表すグラフである。

【図6】板状電極１１１の配置の一例を示す図である。

【図7】板状電極１１１の配置の一例を示す図である。

【図8】板状電極１１１の配置の一例を示す図である。

【図9】放電電極１１，対向電極１２間での電位分布および帯電塵埃Ｐｔｉの軌跡を表す図である。

【図10A】板状電極１１１の一例を示す平面図である。

【図10B】板状電極１１１の一例を示す平面図である。

【図10C】板状電極１１１の一例を示す平面図である。

【図10D】板状電極１１１の一例を示す平面図である。

【図11】板状電極１１１の一例を示す斜視図である。

【図12A】板状電極１１１の一例を示す斜視図である。

【図12B】図１２Ａの板状電極１１１を示す側面図である。

【図13】板状電極１１１の一例を示す斜視図である。

【図14】放電電極１１の一例を示す斜視図である。

【図15】放電電極１１の一例を示す斜視図である。

【図16】放電電極１１の製造方法の一例を表す平面図である。

【図17A】板状電極１１１の電気的接続の一例を表す斜視図である。

【図17B】板状電極１１１の電気的接続の一例を表す斜視図である。

【図18A】板状電極１１１の電気的接続の一例を表す斜視図である。

【図18B】板状電極１１１の電気的接続の一例を表す斜視図である。

【図19A】対向電極１２の一例を表す斜視図である。

【図19B】対向電極１２の一例を表す斜視図である。

【図19C】対向電極１２の一例を表す斜視図である。

【図20】板状電極１１１と対向電極１２の位置関係を表す斜視図である。

【図21】実施形態に係る空気調和機２０の構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下，図面を参照して，実施形態を詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る電気集塵機１０の構成を示す斜視図である。

【0010】

電気集塵機１０は、放電電極１１，対向電極１２，直流電源１３を備え、気流ＡＦ内に配置される。放電電極１１，対向電極１２が並んだ方向がＸ軸方向であり、Ｘ，Ｙ、Ｚ軸は互いに直交する。これらの点は、他の図でも同様である。

【0011】

気流ＡＦは、気体（特に空気）の流れであり、Ｘ軸方向に流れる。気流ＡＦは，ファン等の送風手段によって発生した強制流、自然の風、温度差等によって発生した非強制流の何れであっても良い。
気流ＡＦが強制流の場合、電気集塵機１０は送風手段に対応して設置される通風路に配置される。なお、この通風路は、気流ＡＦが通れば足り、開放された状態、閉鎖された状態の何れでも良い。

【0012】

放電電極１１，対向電極１２はそれぞれ、気流ＡＦの上流側および下流側に設置される。
放電電極１１は、プラズマ発生用の電極であり、複数の板状電極（板状針電極）１１１（１１１（１）〜１１１（ｉ）〜１１１（ｎ））を有する。なお、判り易さのために、板状電極１１１（３）〜１１１（ｎ−２）は記載を省略している。

【0013】

板状電極１１１は、平板形状の導体から構成され、複数の板状突起部（針電極）１１２、接続部１１３を有する。
ここでは、同一の板状電極１１１上の板状突起部１１２、接続部１１３は、略同一平面上に配置される。後述のように、板状突起部１１２、接続部１１３は、同一平面上に配置されなくても良い。

【0014】

板状突起部１１２は、略二等辺三角形形状の板状体であり、Ｘ軸と平行な軸Ａ２に対して線対称の形状を有する。但し、後述のように、板状突起部１１２の形状は線対称性を有しなくても良い。

【0015】

同一の板状電極１１１上の板状突起部１１２の先端は、Ｚ軸に平行な軸Ａ１上に（板状突起部１１２の板厚方向と略垂直な方向に）、間隔ｄｚで、配置される。
また、異なる板状電極１１１上の板状突起部１１２の先端は、Ｙ軸方向（板状突起部１１２の板厚方向）に間隔ｄｙで、配置される。
すなわち、板状突起部１１２の先端は、ＹＺ平面に平行な平面上に配置される。

【0016】

但し、板状突起部１１２の先端を曲面上に配置することも可能である。この場合、対向電極１２の対向面１２２が、板状突起部１１２の先端が配置される面と対応する形状を有することが好ましい。板状突起部１１２の先端からの放電の均一化のためである。

【0017】

板状突起部１１２の先端は、対向電極１２と対向し、対向電極１２の方向（ここでは、Ｘ軸正方向）を向いている。後述の比較例と異なり、本実施形態では、板状突起部１１２の先端同士は、対向していない。板状突起部１１２の先端が、対向電極１２と対向することで、板状突起部１１２の設置密度、ひいては電気集塵機１０の性能の向上が可能となる。この詳細は後述する。

【0018】

接続部１１３は、略矩形状の板状体であり、板状突起部１１２を互いに機械的および電気的に接続、固定する。

【0019】

対向電極１２は、フィン形状を有し、対向電極および捕集電極の双方として機能する。対向電極１２は、複数の板状体１２１が、間隔Ｄｚで対向して、Ｚ方向に配置される。板状体１２１は、放電電極１１と対向する対向面（端面）１２２を有する。複数の板状体１２１の対向面１２２は、ＹＺ平面に平行な平面上に配置される。この平面は、板状突起部１１２の先端が配置される面と、距離Ｇ（放電電極１１と対向電極１２間の距離）をなして平行に配置される。
板状体１２１間の間隙が、気流ＡＦが通過する流路ＦＰである。

【0020】

なお、対向電極１２（板状体１２１）は、親水性材料（例えば、親水性樹脂）で被覆することが好ましい。対向電極１２の洗浄や捕集した塵埃の回収が容易となる（電気集塵機１０のメンテナンス向上）。

【0021】

直流電源１３は、放電電極１１と対向電極１２間に高圧直流電圧（印加電圧Ｖａ）を印加する。直流電源１３は、放電電極１１に数ｋＶ（例えば、６〜１２ｋＶ程度）の負（または正）の電圧Ｖａを印加し、対向電極１２をアース電位とする。

【0022】

放電電極１１に電圧Ｖａが印加されると、板状突起部１１２の先端に電界が集中する。印加電圧Ｖａが十分大きくなると（板状突起部１１２の先端付近の電界強度が絶縁破壊電界に達すると）、板状突起部１１２の先端で絶縁破壊が起き、放電が始まる。すなわち、気流ＡＦ中の気体（例えば、空気中の窒素や酸素など）の中性分子が、電荷を帯びて、イオン（荷電粒子）となる（イオン化）。この結果、放電電極１１と対向電極１２の間の領域（正確には、板状突起部１１２の先端を包み、対向電極１２に向かう領域）にプラズマＰｌが発生する。

【0023】

気流ＡＦがプラズマＰｌおよびその近くを通過するときに、気流ＡＦ中の塵埃Ｐｔに、プラズマＰｌ中の荷電粒子（正、負のイオンや電子、主として負イオン）の電荷が付着し（帯電）、帯電塵埃Ｐｔｉとなる。帯電塵埃Ｐｔｉは、放電電極１１と対向電極１２間の電界から静電気力を受け、アース電位の対向電極１２に引き付けられ、捕獲される。

【0024】

図示していないが、放電電極１１と対向電極１２（特に、放電電極１１）を絶縁材料（例えば、ＡＢＳ樹脂）のフレームで囲んでも良い。放電電極１１に人体が触れて感電することを防止できる。このフレームは、電気集塵機１０の強度確保にも有用である。

【0025】

放電電極１１と対向電極１２間の距離Ｇは、印加電圧Ｖａが数ｋＶ程度であれば、５〜３０ｍｍ程度、より好ましくは１０〜２０ｍｍ程度である。異常放電を抑止するために、ある程度の距離Ｇが必要となる。印加電圧Ｖａが高くなるに伴い、距離Ｇを大きくする必要がある。

【0026】

板状電極１１１の板厚は、好ましくは０．１〜２ｍｍ、より好ましくは、０．２〜０．５ｍｍ（例えば、０．３ｍｍ程度）である。
板厚が０．１ｍｍより小さいと、針状電極１１１の強度が小さくなり、電気集塵機１０の使用中に撓む可能性がある。また、板厚が２ｍｍより大きいと、板状電極１１１の加工（作成）や板状電極１１１からの放電が困難となる可能性がある。

【0027】

板状突起部１１２のＹ軸方向（上下方向）の間隔ｄｙは、好ましくは２〜２０ｍｍ、より好ましくは、５〜１５ｍｍ（例えば、１０ｍｍ程度）である。なお、この詳細は後述する。

【0028】

板状突起部１１２のＺ軸方向（左右方向）の間隔ｄｚは、好ましくは５〜２０ｍｍ、より好ましくは、１０〜１５ｍｍ（例えば、１３ｍｍ程度）である。

【0029】

上記に示されるように、間隔ｄｙは、間隔ｄｚより小さいのが通例である。これは、図９を用いて後述する帯電塵埃Ｐｔｉの捕集メカニズムにより説明できる。すなわち、板状突起部１１２の形状に由来するＺ方向の電界が捕集に寄与するため、Ｚ軸方向の（同一の板状電極１１１の）板状突起部１１２間の電位変化を大きくすることが望ましい。そのため、間隔ｄｚは上述のように１０ｍｍ程度とすることが好ましい。

【0030】

一方、間隔ｄｙに関連するＹ軸方向の電位変化、すなわちＹ軸方向の電界は、実質的には捕集にあまり寄与しない。そこで、間隔ｄｙを小さくすることで、電気集塵機１０のコンパクト化を図ることができる。

【0031】

板状突起部１１２の長さＬは、好ましくは３〜１５ｍｍ、より好ましくは、５〜１５ｍｍ（例えば、１０ｍｍ程度）である。

【0032】

板状体１２１の間隔Ｄｚは、好ましくは０．１〜５ｍｍ、より好ましくは、０．５〜２ｍｍ（例えば、１ｍｍ程度）である。

【0033】

板状突起部１１２の間隔ｄｚに対する板状体１２１の間隔Ｄｚの比Ｒ（＝ｄｚ／Ｄｚ）は、好ましくは５〜２０、より好ましくは、１０〜１５（例えば、１０程度）である。

【0034】

すなわち、板状体１２１の間隔Ｄｚは、板状突起部１１２の間隔ｄｚに比べて、十分に小さいことが好ましい。間隔ｄｚに比べて、板状体１２１の間隔Ｄｚを小さくすることで、対向電極１２全体が平板状の場合と放電状態が近くなる。すなわち、板状突起部１１２毎のプラズマ強度のばらつきが抑えられ、板状突起部１１２それぞれを板状体１２１と位置合わせする必要が低減する。

【0035】

ここで、板状突起部１１２の一部が放電しない可能性がある。板状突起部１１２上の放電部（プラズマ生成スポット）と対向電極１２間で放電電流が流れ、電気回路を形成する。この電気回路は負荷（抵抗）が小さい部分に優先的に電流が流れる。したがって、板状突起部１１２それぞれの電気的状況が異なると、一部の板状突起部１１２で放電しない可能性がある。

【0036】

これを防止し、全ての板状突起部１１２から均等な強さのプラズマを生成するため、次のような工夫が考えられる。
・板状突起部１１２と対向電極１２間の距離Ｇを均一にする。例えば、板状突起部１１２毎の距離Ｇの相違を１ｍｍ以内とする。
・板状突起部１１２の先端形状をなるべく同程度の尖り具合とする。
・全ての板状突起部１１２を同電位とする（この詳細は後述する）。

【0037】

（比較例）
図２は、比較例に係る電気集塵機１０ｘの構成を示す斜視図である。
電気集塵機１０ｘは、放電電極１１ｘ，対向電極１２，直流電源１３を備え、気流ＡＦ内に配置される。

【0038】

放電電極１１ｘは、プラズマ発生用の電極であり、複数の板状電極１１１ｘを有する。
板状電極１１１ｘは、対向電極１２と略平行（ＹＺ平面に平行な平面上）に配置される平板形状の電極であり、複数の板状突起部１１２ｘ、接続部１１３ｘを有する。接続部１１３ｘの上下（Ｙ方向）に、２つの板状突起部１１２ｘが配置されている。
この結果、実施形態と異なり、異なる板状電極１１１ｘの板状突起部１１２ｘの先端が互いに対向している。

【0039】

（集塵性能の向上とコンパクト化）
以下、比較例を参照しながら、電気集塵機１０のコンパクト化と高性能化の両立に関し、説明する。

【0040】

電気集塵機１０の集塵性能は、帯電効率（流入する塵埃Ｐｔをどれだけ帯電できるか）と捕集効率（帯電塵埃Ｐｔｉをどれだけ捕集できるか）で決まる。

【0041】

Ａ．板状電極１１１の高密度化とプラズマＰｌの強度
放電電極１１からのプラズマＰｌの強度は、帯電効率、捕集効率双方の向上に、大きく寄与する。

【0042】

プラズマＰｌは、板状突起部１１２の先端から発生する。このため、板状突起部１１２の個数を多くすることで、プラズマＰｌの強度、ひいては電気集塵機１０の集塵性能を向上することが考えられる。電気集塵機１０のコンパクト化と高性能化を両立するには、板状突起部１１２の密度を大きくすれば良いことになる。

【0043】

しかし、板状突起部１１２を近接配置したときには、プラズマ同士が干渉し（プラズマ干渉）、その強度が低下する。電気集塵機１０のコンパクト化と高性能化を両立するには、このプラズマ干渉を抑制する必要がある。

【0044】

実施形態と比較例では、プラズマ干渉の抑制状態が大きく異なる。
図３Ａ〜図３Ｃ、図４Ａ〜図４Ｃは、比較例、および実施形態に係る電気集塵機１０ｘ、１０において、板状電極１１１ｘ、１１１の間隔ｄｙを変化させたときのプラズマＰｌの分布を表す模式図である。

【0045】

図３Ａ，図４Ａでは、板状電極１１１ｘ、１１１間の間隔ｄｙが十分大きい。このとき、プラズマＰｌは十分離れているため、互いに干渉することはない。

【0046】

図３Ｂ，図４Ｂでは、板状電極１１１ｘ、１１１間の間隔ｄｙが小さく、プラズマＰｌが重なり合っている。これらの図では、プラズマＰｌが重なっても、プラズマＰｌの分布は変化しないとしている。

【0047】

もし、図３Ｂ，図４Ｂのような状態が実現されれば、板状電極１１１ｘ、１１１の密度を増加することで、プラズマスポットが増加し、その分、電気集塵機１０ｘ、１０の集塵性能が向上することになる。

【0048】

しかしながら、図３Ｃ，図４Ｃに示すように、板状電極１１１ｘ、１１１間の間隔ｄｙが小さくなると、プラズマＰｌが干渉し、プラズマＰｌの強度が低下する。すなわち、プラズマ密度（荷電粒子密度）が減少し、塵埃への帯電効率が減少し、集塵性能が低下する。
このため、板状電極１１１ｘ、１１１の密度を増加しても、電気集塵機１０ｘ、１０の集塵性能は向上しなくなる。

【0049】

このプラズマＰｌの強度低下は、プラズマＰｌの発光強度からも裏付けることができる。すなわち、板状電極１１１ｘ、１１１間の間隔ｄｙがある程度小さくなると、プラズマＰｌの発光強度が小さくなる。

【0050】

ここで、図３Ｃ，図４Ｃに示すように、板状電極１１１ｘ、１１１では、プラズマＰｌの強度低下の度合いが大きく異なる。間隔ｄｙを小さくしたとき、板状電極１１１ｘではプラズマＰｌの強度が大きく低下するが、板状電極１１１ではプラズマＰｌの強度はさほど低下しない。
このように、本実施形態で、プラズマ干渉を抑制可能であるのは、プラズマ分布の方向性に起因すると考えられる。

【0051】

比較例、および実施形態いずれにおいても、プラズマＰｌは、板状電極１１１ｘ、１１１の先端から発生し、この先端を囲み、対向電極１２に向かって、伸びたような分布となる。
さらに、プラズマＰｌは、板状電極１１１ｘ、１１１から離れる方向に向いている。板状電極１１１ｘ、１１１自体は同電位なので、板状電極１１１ｘ、１１１の面上では電界は集中せず、放電が発生し難いためである。

【0052】

本実施形態では、板状突起部１１２の先端が対向電極１２の方を向いている（対向する）。このため、板状突起部１１２から生じるプラズマＰｌは、対向電極１２の方向（Ｘ軸方向）へ伸びている。この結果、板状突起部１１２を近づけたときに、プラズマＰｌの重なりが比較的小さく、その強度低下が小さい（プラズマ干渉の抑制）。

【0053】

比較例では、板状突起部１１２ｘの先端は対向電極１２と対向してはいない。このため、板状突起部１１２ｘから生じるプラズマＰｌは、対向電極１２の方向（Ｘ軸方向）から傾いた方向に伸びている（Ｙ軸方向に傾く）。この結果、板状突起部１１２ｘを近づけたときに、プラズマＰｌの重なりが大きく、その強度が大きく低下する。

【0054】

比較例において、プラズマ強度の低下を防止するには、印加電圧Ｖａが６ｋＶ、板状突起部１１２ｘと対向電極１２間の距離Ｇが１０ｍｍ程度の場合、板状突起部１１２ｘの先端間の間隔ｄｙを５０ｍｍ程度以上にすることが必要であった。すなわち、比較例では、１つの板状電極１１１ｘ（上下一対の板状突起部１１２ｘ）を追加する毎に、電気集塵機１０ｘの高さ（Ｙ方向大きさ）が、少なくとも５０ｍｍ以上（正確には、５０ｍｍ＋板状電極１１１の長さＬ×２）増加する。

【0055】

実施形態では、板状突起部１１２の間隔ｄｙを例えば、２ｍｍ程度まで小さくしても、プラズマ強度を概ね維持できる。これにより、例えば、１０枚（ｎ＝１０）の板状電極１１１を用い、高さ１８ｍｍ（＝ｄｙ＊（ｎ−１）＝２＊９）程度のコンパクトな電気集塵機１０を作成できる。すなわち、比較例（間隔ｄｙが５０ｍｍ程度で、２つの板状突起部１１２ｘの追加）と比べて、半分以下のスペースで５倍以上の個数の板状突起部１１２を配置できる。

【0056】

板状突起部１１２の高密度化によって、通風抵抗が増大し、板状突起部１１２当たりの集塵性能が低下する可能性はある。しかしながら、多くの場合、板状電極１１１の板厚は、比較的薄いことが想定される（例えば、１ｍｍ以内）。このため、板状突起部１１２を高密度化しても、通風抵抗はそれほどには増大しないと考えられる。したがって、比較例に対して、実施形態では、十分な集塵性能の向上が可能である。

【0057】

図５は、板状電極１１１の間隔ｄｙ、ｄｘと、プラズマ強度ＰＰ（荷電粒子密度）の関係を表すグラフである。
グラフの横軸は板状電極１１１の間隔ｄｙ、ｄｘ、縦軸はプラズマ強度ＰＰ（荷電粒子密度）である。プラズマ強度ＰＰは、規格化されたプラズマの強度であり、放電電流から導出した。放電電流は荷電粒子の流れであり、同じ測定回路を用いれば電流の増加とプラズマの生成量はほぼ対応するからである。

【0058】

グラフＧ１は、ＹＺ平面に平行な板状電極１１１をＹ方向に間隔ｄｙで対向配置した場合に対応する（図６参照）。
グラフＧ２は、ＹＺ平面に平行な板状電極１１１をＸ方向に間隔ｄｘで並列配置した場合に対応する（図７参照）。
グラフＧ３は、ＸＺ平面に平行な板状電極１１１をＹ方向に間隔ｄｙで並列配置した場合に対応する（図８参照）。

【0059】

グラフＧ１では、間隔ｄｙを小さくしたとき、プラズマ強度ＰＰが大きく低下する。一方、グラフＧ３では、間隔ｄｙを小さくしたとき、プラズマ強度ＰＰはさほど低下せず、コンパクト化に適している。
なお、グラフＧ２では、間隔ｄｘの大小と関係なく、プラズマ強度ＰＰは小さく、対向電極１２から遠い方の板状電極１１１が実質的に放電に寄与していないと考えられる。

【0060】

Ｂ．帯電塵埃Ｐｔｉの捕集効率向上
既述のように、帯電塵埃Ｐｔｉは、放電電極１１，対向電極１２間に形成される電界により、対向電極１２に引き付けられ、捕集される。この電界は、塵埃Ｐｔの捕集に寄与することから、捕集電界と呼ばれる。捕集効率の向上には、捕集電界を制御することが重要である。

【0061】

図９は、放電電極１１，対向電極１２間での電位分布および帯電塵埃Ｐｔｉの軌跡を表す図である。ここでは、放電電極１１，対向電極１２間にー６ｋＶ（−６０００Ｖ）の電圧を印加したときのコンピュータシミュレーション（数値計算）の結果を表している。

【0062】

図９内の濃淡は、電位の大きさ［Ｖ］に対応する。電位は、放電電極１１から対向電極１２に近づくにつれて、−６０００Ｖから０Ｖまで、変化する。濃淡の境界が電位の等高線であり、この等高線の垂直方向に電界Ｅが形成される。

【0063】

電界Ｅの向きは、基本的にはＸ軸方向であるが、板状突起部１１２の先端に電界Ｅが集中することから、板状突起部１１２の近傍でＺ軸方向の成分を有する。
このため、帯電塵埃Ｐｔｉは、Ｘ軸方向（対向電極１２に向かう方向）に移動しつつ、電界のＺ軸方向成分により、Ｚ軸正負の方向へも移動する。帯電塵埃Ｐｔｉは、対向電極１２（板状体１２１の側面および対向面１２２）と衝突して捕集される。捕集されなかった帯電塵埃Ｐｔｉは、板状体１２１間（流路ＦＰ）を通過して、電気集塵機１０から排出される。

【0064】

仮に電界Ｅの方向がＸ軸方向のみとすると、帯電塵埃ＰｔｉにはＸ軸方向のみの力が加わり、板状体１２１間（流路ＦＰ）を通過し易くなる。すなわち、電界ＥがＺ軸方向成分（横電界と呼ぶ）を有することが帯電塵埃Ｐｔｉの捕集効率を向上する上で重要である。

【0065】

（１）板状電極１１１（板状突起部１１２）と板状体１２１の板厚方向の関係
板状突起部１１２（板状電極１１１）は、横電界を捕集に有効に活用できるような幾何学的配置であることが好ましい。
本実施形態では、板状突起部１１２、板状体１２１それぞれが、方向性（板厚方向）を有する。この場合、実施形態のように、板状突起部１１２と板状体１２１の板厚方向を互いに略垂直にすることが好ましい。この場合、図９に示すように、Ｚ軸方向（板状突起部１１２の幅方向）の横電界を利用して、帯電塵埃Ｐｔｉの捕集効率を向上できる。
なお、対向電極１２と板状体１２１の板厚方向の角度には、ある程度の幅（例えば、９０°±１０°）が認められる。

【0066】

（２）板状突起部１１２先端のＹ軸方向配置
既述のように、本実施形態では、異なる板状電極１１１上の板状突起部１１２の先端は、Ｙ軸方向（板状突起部１１２の板厚方向）に配置される（位相が揃っている）。この配置であれば、複数の板状突起部１１２により形成される横電界を有効に活用できる。仮に、板状突起部１１２の先端がＹ軸方向（その板厚方向）に配置されないと、それぞれの板状突起部１１２からの横電界が打ち消し合い、有効に利用されない可能性がある。

【0067】

（変形例）
以下、電気集塵機１０の変形例について述べる。
（１）板状突起部１１２の形状
図１０Ａ〜図１０Ｄは、板状電極１１１（放電電極１１）の形状の一例を表す平面図である。

【0068】

実施形態では、板状突起部１１２は、二等辺三角形（正三角形含む）のような左右（Ｚ軸方向）に対称な形状をしている（図１０Ａ参照）。

【0069】

板状突起部１１２は、非対称な三角形でもよい（図１０Ｂ参照）。このとき、板状突起部１１２は斜め方向を向いている。このように、板状突起部１１２の向きがＸ軸方向からある程度傾いていても良い。

【0070】

板状突起部１１２は、複数の突起（先端が複数に枝分かれ）を有しても良い（図１０Ｃ参照）。このとき、板状突起部１１２は左右（Ｚ軸方向）に非対称でも良い。
板状突起部１１２は、針金のような線や、細い棒形状でもよい（図１０Ｄ参照）。

【0071】

図１１、図１３は、板状電極１１１の一例を示す斜視図である。図１２Ａ、図１２Ｂは、板状電極１１１の一例を示す斜視図および側面図である。

【0072】

板状突起部１１２は、折り曲げられていても良い（図１１参照）。
接続部１１３に、異なる形状の板状突起部１１２ａ、１１２ｂが接続されていても良い（図１２Ａ，図１２Ｂ参照）。
ここでは、板状突起部１１２ａ、１１２ｂの向きをＹ軸の正方向、負方向に変化させている。このとき、板状突起部１１２ａ、１１２ｂは、接続部１１３とは同一平面上には配置されず、板状電極１１１全体としては立体形状を有することになる。

【0073】

接続部１１３をＹＺ平面上に配置し、板状突起部１１２を折り曲げても良い（図１３参照）。
ここでは、板状突起部１１２を折り曲げることで、Ｘ軸方向（対向電極１２）に向けている。これは、比較例の板状電極１１１ｘの板状突起部１１２ｘを折り曲げたのと同様の形状である。

【0074】

このように、板状突起部１１２（あるいはその先端のみ）を対向電極１２の方向を向かせることでも、プラズマＰｌの向きを対向電極１２の方向（Ｘ軸方向）として、板状電極１１１の高密度時のプラズマ干渉を抑制できる。

【0075】

図１４、図１５は、放電電極１１の一例を示す斜視図である。
導電性（例えば、金属）の接続部材１１４で、複数の板状電極１１１をＹ軸方向に機械的、電気的に接続し、一体の放電電極１１とすることができる。

【0076】

導電性の板材に切り込みを入れて曲げることで、接続部１１５で接続された複数の板状突起部１１２を形成しても良い（図１５参照）。このとき、気流ＡＦは開口１１６を通過できる。
なお、放電電極１１の通風抵抗を下げるために、接続部１１５の面積を低減することが好ましい（例えば、開口を設ける）。

【0077】

以下、放電電極１１の製造方法について説明する。
図１０Ａ〜図１０Ｄに示す板状電極１１１は、一枚の導体板（金属板）からの打ち抜き加工、あるいはレーザ加工により作成できる。このうち、打ち抜き加工が、コストが安く、大量生産に向いている。

【0078】

図１１，図１２Ａ，図１２Ｂ，図１３、図１４に示す板状電極１１１（放電電極１１）では、打ち抜き加工後に、板状突起部１１２またはその一部を折り曲げれば良い。
図１５に示す放電電極１１は、既述のように、導電性の板材Ｍに切り込みＣＬを入れて曲げることで作成できる（図１６参照）。

【0079】

既述のように、全ての板状突起部１１２から均等な強さのプラズマを生成するためには、複数の板状突起部１１２を同電位にすることが好ましい。このために、次のような手段を採用できる。
・複数の板状電極１１１を導線で接続して、1つの直流電源１３から電圧を印加する（図１７Ａ参照）。
・複数の板状電極１１１に複数の電源１３ａ〜１３ｃから同一の電圧を印加する（図１７Ｂ参照）。
・複数の板状電極１１１の側面または背面を導電性の接続部材（例えば、金属フレーム）１１４で接続する（図１８Ａ、図１８Ｂ参照）。
・放電電極１１全体を導電性の板材から一括で作成する（図１４〜図１６参照）。
なお、放電電極１１の強度向上のため、必要に応じて、絶縁性のフレームを追加しても良い。

【0080】

（２）対向電極１２の形状
図１９Ａ〜図１９Ｃは、対向電極１２の一例を表す斜視図である。
実施形態のように、対向電極１２をフィン状とすることができる（図１９Ａ参照）。すなわち、板状体１２１を並べて対向電極１２とすることができる。

【0081】

対向電極１２は、網目状（図１９Ｂ参照）、ハニカム状（図１９Ｃ参照）でも良い。すなわち、四角柱や六角柱の貫通孔（流路ＦＰ）を有するブロックを対向電極１２とする。貫通孔の大きさや密度は、通風抵抗との関係で、決定できる。

【0082】

対向電極１２を網目状やハニカム状にした場合、放電電極１１の板状電極１１１の板厚方向（積層方向）との関係を問題とする余地が低減する（図２０参照）。すなわち、流路ＦＰが一軸方向（Ｘ軸方向）を向くことから、板状電極１１１の積層方向（板厚方向）が変化しても、流路ＦＰとの角度関係は変化しない。

【0083】

これに対して、図１９Ａのようなフィン形状の対向電極１２では、流路ＦＰがＹ軸方向にも広がっているので、板状電極１１１の積層方向（板厚方向）が変化すると、流路ＦＰとの角度関係が変化する。既述のように、板状電極１１１の積層方向（板厚方向）と、板状体１２１の積層方向（板厚方向）が直交することが、捕集効率向上の観点から好ましい。

【0084】

（空気調和機２０）
電気集塵機１０は、空気調和機（エアコン）に組み込むことができる。
図２１は、実施形態に係る空気調和機２０の構成を示す模式図である。
空気調和機２０は、室内ユニット２１，室外ユニット２２を有する。
室内ユニット２１，室外ユニット２２は、接続部２３で接続され、その間を冷媒が循環する。すなわち、冷媒を用いて、室内ユニット２１から室外ユニット２２に（冷房）、あるいはその逆方向に（暖房）、熱が移動する。

【0085】

室内ユニット２１は、フィルタ２４，放電電極１１，熱交換器２５、隔壁２６，ファン２７を有し、気流ＡＦが流入、流出する。このうち、放電電極１１，熱交換器２５の組み合わせは、図示しない直流電源により直流電圧を印加することで、電気集塵機として機能する。

【0086】

フィルタ２４は、気流ＡＦ中の比較的大きなゴミ（塵埃）をろ過、除去する。
放電電極１１は、気流ＡＦ中の比較的小さな塵埃を帯電させるものであり、実施形態および変形例の放電電極１１を利用できる。

【0087】

熱交換器２５は、気流ＡＦと冷媒間での熱交換と共に、帯電した塵埃を捕捉する。すなわち、熱交換器２５は、電気集塵機１０の対向電極１２としても機能する。

【0088】

熱交換器２５は、複数の板状体１２１および配管２８を有する。既述のように複数の板状体１２１が対向してＺ方向に配置される。これらの板状体１２１は電気伝導性および熱導電性の良好な材料（例えば、金属）で形成され、配管２８に接続されている。このため、板状体１２１は、配管２８中の冷媒と熱交換を行う。

【0089】

放電電極１１と熱交換器２５間に直流高電圧が印加される。この結果、放電電極１１からプラズマが発生して塵埃が帯電し、熱交換器２５内の板状体１２１で捕捉される。

【0090】

隔壁２６は、熱交換器２５から流出する気流ＡＦの方向を変えるためのものである。隔壁２６で区切られた空間内にファン２７が設置され、フィルタ２４から熱交換器２５へと向かう気流ＡＦが形成される。
以上のように、空気調和機２０は、空調機能と共に、集塵機能をも有する。

【0091】

なお、空気調和機２０は、室内への設置の関係から、Ｙ軸方向よりもＺ軸方向に長い横長の形状を有することがある。この場合、放電電極１１および熱交換器２５も、横長となり、Ｙ軸方向の長さが比較的短くなる（高さが低い）。

【0092】

このとき、放電電極１１での板状電極１１１の積層方向（板厚方向）をＹ軸方向とすると、板状電極１１１の個数（積層数）が比較的少なくて済む。すなわち、比較的少ない積層層で、板状突起部１１２の密度を確保でき、放電電極１１の製造が容易となる。

【0093】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが，これらの実施形態は，例として提示したものであり，発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は，その他の様々な形態で実施されることが可能であり，発明の要旨を逸脱しない範囲で，種々の省略，置き換え，変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は，発明の範囲や要旨に含まれるとともに，特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0094】

１０…電気集塵機、１１…放電電極、１１１…板状電極、１１２…板状突起部、１１３…接続部、１１４…接続部材、１１５…接続部、１１６…開口、１２…対向電極、１２１…板状体、１２２…対向面、１３…直流電源、ＡＦ…気流、ＦＰ…流路、Ｐｌ…プラズマ、Ｐｔ…塵埃、Ｐｔｉ…帯電塵埃、２０…空気調和機、２１…室内ユニット、２２…室外ユニット、２３…接続部、２４…フィルタ、２５…熱交換器、２６…隔壁、２７…ファン、２８…配管

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図18A】

【図18B】

【図19A】

【図19B】

【図19C】

【図20】

【図21】