特開 2023-155757 集塵装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023155757

(43)【公開日】2023-10-23

(54)【発明の名称】集塵装置

(51)【国際特許分類】

   B03C 3/66 20060101AFI20231016BHJP

   A61L 9/16 20060101ALI20231016BHJP

【ＦＩ】

B03C3/66

A61L9/16 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022065271

(22)【出願日】2022-04-11

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、研究成果展開事業「ナノ秒パルスプラズマを利用した革新的な小型軽量・高効率エアロゾル除去装置の開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】504165591

【氏名又は名称】国立大学法人岩手大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 克幸

(72)【発明者】

【氏名】高木 浩一

(72)【発明者】

【氏名】菊池 拓斗

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 凌

(72)【発明者】

【氏名】寺澤 達矢

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 恭幸

【テーマコード（参考）】

4C180

4D054

【Ｆターム（参考）】

4C180AA07

4C180AA17

4C180AA19

4C180DD12

4C180HH03

4C180HH05

4D054AA13

4D054BA02

4D054CA01

4D054CB01

4D054CB02

4D054CB03

4D054CB09

(57)【要約】

【課題】 消費エネルギーが少ない集塵装置を提供する。
【解決手段】 集塵装置は、空気流路の上流側に配置されており、パルス電圧の印加によってイオンを発生するように構成されているイオン発生部と、前記イオン発生部に前記パルス電圧を出力するように構成されている電源回路と、前記空気流路の下流側に配置されている集塵部と、を備えており、前記電源回路が単極性パルス電圧を出力する共振型パルス電源回路である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

集塵装置であって、
空気流路の上流側に配置されており、パルス電圧の印加によってイオンを発生するように構成されているイオン発生部と、
前記イオン発生部に前記パルス電圧を出力するように構成されている電源回路と、
前記空気流路の下流側に配置されている集塵部と、を備えており、
前記電源回路が単極性パルス電圧を出力する共振型パルス電源回路である、集塵装置。

【請求項2】

前記電源回路は、
直流電源と、
前記直流電源に接続されている１次側巻線と、前記イオン発生部に接続されている２次側巻線と、を含むトランスと、
前記トランスの前記１次側巻線に対して直列に接続されているスイッチ素子と、を有しており、
前記電源回路は、前記スイッチ素子をターンオンさせたときに、前記１次側巻線及び前記２次側巻線の漏れインダクタンスと、２次側回路の浮遊キャパシタンスと、の間の共振現象に基づいて前記単極性パルス電圧を出力するように構成されている、請求項１に記載の集塵装置。

【請求項3】

前記電源回路は、
直流電源と、
前記直流電源に接続されている１次側巻線と、前記イオン発生部に接続されている２次側巻線と、を含むトランスと、
前記トランスの前記１次側巻線に対して直列に接続されているスイッチ素子と、を有しており、
前記電源回路は、前記スイッチ素子をターンオンさせたときに、前記１次側巻線にエネルギーを蓄積し、前記スイッチ素子をターンオフさせたときに、前記２次側巻線の励磁インダクタンスと、２次側回路の浮遊キャパシタンスと、の間の共振現象に基づいて前記単極性パルス電圧を出力するように構成されている、請求項１に記載の集塵装置。

【請求項4】

前記電源回路は、前記単極性パルス電圧を出力した後に直流電圧を出力するように構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の集塵装置。

【請求項5】

前記電源回路はさらに、前記イオン発生部に並列に接続されているコンデンサを備えている、請求項４に記載の集塵装置。

【請求項6】

前記電源回路は、前記単極性パルス電圧の印加後から次の前記単極性パルス電圧の印加前まで、前記直流電圧の出力を維持するように構成されている、請求項４に記載の集塵装置。

【請求項7】

前記電源回路は、前記イオン発生部に負極性の前記単極性パルス電圧を出力するように構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の集塵装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、集塵装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、イオン発生素子を備えた集塵装置を開示する。このような集塵装置は、イオン発生素子が発生する正イオン又は負イオンによって塵埃を帯電させることにより、塵埃を効率的に取り除くことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－２１１７４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のイオン発生素子に印加されるパルス電圧は、正電圧が＋２．７ｋＶ、負電圧が－２．７ｋＶのパルス電圧であり、正弦波の周波数が２０ｋＨｚ、パルス波の繰り返し周期が６０Ｈｚとされている。これらのパルス電圧の条件から、特許文献１のイオン発生素子に接続されている電源回路は、両極性パルス発生回路であり、例えば、トランスを利用した誘導性エネルギー蓄積方式（Inductive energy storage：ＩＥＳ）の電源回路であると考えられる。このような電源回路を利用すると、消費エネルギーが大きいという問題がある。本明細書は、消費エネルギーが少ない集塵装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示する集塵装置は、空気流路の上流側に配置されており、パルス電圧の印加によってイオンを発生するように構成されているイオン発生部と、イオン発生部にパルス電圧を出力するように構成されている電源回路と、空気流路の下流側に配置されている集塵部と、を備えることができる。電源回路は、単極性パルス電圧を出力する共振型パルス電源回路である。このような共振型パルス電源回路は、例えば、単極性パルス電圧を出力する漏れインダクタンス共振方式（Leakage Inductance Resonance：ＬＩＲ）の電源回路であってもよく、単極性パルス電圧を出力する誘導性エネルギー蓄積方式（Inductive energy storage：ＩＥＳ）の電源回路であってもよい。このような共振型パルス電源回路が出力する単極性パルス電圧のパルス幅は短い。このため、本明細書が開示する集塵装置では、短いパルス幅のパルス電圧によってイオン発生部が駆動されるので、消費エネルギーが抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】集塵装置の構成の概略を示す。

【図2】イオン発生部に単極性パルス電圧を出力する電源回路を示す。

【図3】図２に示す電源回路の２次側で換算した等価回路を示す。

【図4】図２に示す電源回路が出力する１周期分の電圧及び電流を示す。

【図5】図２に示す電源回路の電圧及び電流の波形と消費エネルギーを示す。

【図6】比較例である両極性パルス電圧を出力する誘導性エネルギー蓄積方式（ＩＥＳ）の電源回路の電圧及び電流の波形と消費エネルギーを示す。

【図7】単極性の短パルス電圧の極性が正極性と負極性の各々において、集塵効率を計算した結果を示す。

【図8】イオン発生部の簡易構造を示す。

【図9】誘導性エネルギー蓄積方式（ＩＥＳ）である比較例の電源回路を使用した場合のプラズマの生成状況を示す。

【図10】漏れインダクタンス共振方式（ＬＩＲ）方式の電源回路を使用した場合のプラズマの生成状況を示す。

【図11】イオン発生部に単極性パルス電圧を出力する電源回路の変形例を示す。

【図12】図８に示す電源回路の電圧及び電流の波形と消費エネルギーを示す。

【図13】直流電圧を印加したときの集塵効率を計算した結果を示す。

【図14】パルス周波数を変化させたときの集塵効率を計算した結果を示す。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本明細書が開示する集塵装置は、イオン発生部と、電源回路と、集塵部と、を備えることができる。イオン発生部は、空気流路の上流側に配置されており、パルス電圧の印加によってイオンを発生するように構成されている。電源回路は、共振型パルス電源回路であり、イオン発生部に単極性パルス電圧を出力するように構成されている。集塵部は、空気流路の下流側に配置されている。

【0008】

電源回路は、直流電源と、１次側巻線と２次側巻線を含むトランスと、スイッチ素子と、を有していてもよい。トランスでは、１次側巻線が直流電源に接続されており、２次側巻線がイオン発生部に接続されている。スイッチ素子は、トランスの１次側巻線に対して直列に接続されている。電源回路は、スイッチ素子がターンオンしたときに、１次側巻線及び２次側巻線の漏れインダクタンスと、２次側回路の浮遊キャパシタンスと、の間の共振現象に基づいて単極性パルス電圧を出力するように構成されている。このように、電源回路は、単極性パルス電圧を出力する漏れインダクタンス共振方式（Leakage Inductance Resonance：ＬＩＲ）の電源回路であってもよい。

【0009】

電源回路は、直流電源と、１次側巻線と２次側巻線を含むトランスと、スイッチ素子と、を有していてもよい。トランスでは、１次側巻線が直流電源に接続されており、２次側巻線がイオン発生部に接続されている。スイッチ素子は、トランスの１次側巻線に対して直列に接続されている。電源回路は、スイッチ素子をターンオンさせたときに、１次側巻線にエネルギーを蓄積し、スイッチ素子をターンオフさせたときに、２次側巻線の励磁インダクタンスと、２次側回路の浮遊キャパシタンスと、の間の共振現象に基づいて単極性パルス電圧を出力するように構成されている。このように、電源回路は、単極性パルス電圧を出力する誘導性エネルギー蓄積方式（Inductive energy storage：ＩＥＳ）の電源回路であってもよい。

【0010】

電源回路は、単極性パルス電圧を出力した後に直流電圧を出力するように構成されていてもよい。この場合、電源回路はさらに、イオン発生部に対して並列に接続されているコンデンサを備えていてもよい。また、電源回路は、単極性パルス電圧の印加後から次の単極性パルス電圧の印加前まで、直流電圧の出力を維持するように構成されていてもよい。このような電源回路を備える集塵装置は、高い集塵効率を有することができる。

【0011】

電源回路は、負極性の単極性パルス電圧を出力するように構成されていてもよい。このような電源回路を備える集塵装置は、高い集塵効率を有することができる。

【実施例0012】

図１に示すように、集塵装置１は、筐体１０と、イオン発生部２０と、集塵部３０と、送風ファン４０と、制御部５０と、を備えている。

【0013】

筐体１０は、空気が流入する吸気口１２と、空気が流出する排気口１４と、を有している。筐体１０は、吸気口１２と排気口１４を連結する空気流路内に、イオン発生部２０と集塵部３０と送風ファン４０を収容している。なお、図中の矢印が空気の流れる方向を示している。

【0014】

イオン発生部２０は、集塵部３０よりも筐体１０の空気流路の上流側に配置されており、パルス電圧の印加によってイオンを発生するように構成されている。イオン発生部２０は、特に限定されるものではないが、例えばコロナ放電、バリア放電又は沿面放電を利用したイオン発生素子であってもよい。この例では、イオン発生部２０は、正極電極と負極電極を有しており、正極電極と負極電極の間に印加されるパルス電圧が放電開始電圧以上になったときに、正極電極と負極電極の間の放電によりイオンを発生させるように構成されている。具体的には、イオン発生部２０は、例えば線対線放電を行うように細い金属線で構成されていてもよい。イオン発生部２０は、パルス電圧の極性に応じて負イオン又は正イオンを発生させることができる。この種のイオン発生素子についてはよく知られているので、具体的な構成の説明については省略する。

【0015】

集塵部３０は、イオン発生部２０よりも筐体１０の空気流路の下流側に配置されており、カビ、ウィルス、花粉等の生物性の汚染物を含む様々な塵埃を捕集するように構成されている。集塵部３０は、特に限定されるものではないが、例えば電気集塵機であってもよい。この例では、集塵部３０は、平板状の集塵電極と平板状の対向電極が所定距離を置いて交互に並べられるように構成されている。集塵部３０は、対向電極が接地され、イオン発生部２０で発生したイオン種（正イオン又は負イオン）に応じて集塵電極に負又は正の直流高電圧が印加されて用いられる。具体的には、イオン発生部２０に負極性のパルス電圧が印加されたときは、集塵部３０の集塵電極に正の直流高電圧が印加される。イオン発生部２０に正極性のパルス電圧が印加されたときは、集塵部３０の集塵電極に負の直流高電圧が印加される。集塵部３０は、帯電した塵埃を集塵電極側に引き寄せ、フィルタによって捕集するように構成されている。この種の電気集塵装置についてはよく知られているので、具体的な構成の説明については省略する。

【0016】

送風ファン４０は、筐体１０の空気流路内に配置されており、筐体１０の外から吸気口１２を介して空気を吸い込み、排気口１４を介して筐体１０の外へ空気を排気するように構成されている。この例では、送風ファン４０は、イオン発生部２０及び集塵部３０よりも筐体１０の空気流路の下流側に配置されており、筐体１０内を負圧に調整するように構成されている。この例に代えて、送風ファン４０は、イオン発生部２０及び集塵部３０よりも筐体１０の空気流路の上流側に配置され、筐体１０内を正圧に調整するように構成されていてもよい。

【0017】

制御部５０は、電源回路を有しており、イオン発生部２０と集塵部３０と送風ファン４０の各々に適切な電圧を出力し、イオン発生部２０と集塵部３０と送風ファン４０の各々を駆動するように構成されている。制御部５０は、後述するように、イオン発生部２０に対して単極性の短パルス電圧を出力する。ここで、単極性の短パルス電圧とは、電圧の立ち上がりが急峻なナノ秒パルス電圧のことをいう。制御部５０はさらに、集塵部３０と送風ファン４０の各々に対して適切に調整された直流電圧を出力する。制御部５０は、筐体１０と一体に搭載されていてもよく、筐体１０とは別体で設けられていてもよい。以下、制御部５０のうちの単極性の短パルス電圧を出力する電源回路について詳細する。

【0018】

図２に、制御部５０が有する電源回路５２を示す。電源回路５２は、イオン発生部２０に単極性の短パルス電圧を出力するように構成された漏れインダクタンス共振方式（Leakage Inductance Resonance：ＬＩＲ）の電源回路であり、直流電源Ｖ１と、入力コンデンサＣ１と、トランスＴ１と、スイッチ素子ＳＷ１と、ゲート駆動回路５４と、を有している。

【0019】

入力コンデンサＣ１は、直流電源Ｖ１に対して並列に接続されている。トランスＴ１は、１次側巻線Ｌ１と２次側巻線Ｌ２を有しており、１次側巻線Ｌ１が直流電源Ｖ１の正極と負極の間に接続されており、２次側巻線Ｌ２がイオン発生部２０の正極と負極の間に接続されている。１次側巻線Ｌ１と２次側巻線Ｌ２の巻線比は１：ｎである。１次側巻線Ｌ１の両端間には、磁気リセット用ダイオードＤ１が逆並列に接続されている。スイッチ素子ＳＷ１は、特に限定されるものではないが、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、直流電源Ｖ１の正極と負極の間において、トランスＴ１の１次側巻線Ｌ１に対して直列に接続されている。このため、スイッチ素子ＳＷ１のオン・オフに応じてトランスＴ１の１次側巻線への通電のオン・オフを制御することができる。なお、スイッチ素子ＳＷ１は、直流電源Ｖ１の正極とスイッチ素子ＳＷ１の間に接続されていてもよい。スイッチ素子ＳＷ１は、炭化珪素、窒化ガリウム又は酸化ガリウム等のワイドバンドギャップ半導体で構成された高周波スイッチ素子である。ゲート駆動回路５４は、スイッチ素子ＳＷ１のゲートに接続されており、スイッチ素子ＳＷ１のオン・オフを制御する。

【0020】

図３に、電源回路５２をトランスＴ１の２次側で換算した等価回路を示す。ここで、「ｌ」はトランスＴ１の漏れインダクタンスであり、「Ｍ」はトランスＴ１の相互インダクタンスであり、「ｃ」は２次側回路の浮遊キャパシタンス（トランスＴ１の巻線間の容量とイオン発生部２０の容量の合計）であり、「ｒ」はスイッチ素子ＳＷ１のオン抵抗である。スイッチ素子ＳＷ１がターンオンしたとき、Ｍ＞＞１、ｒ＝０、ω＝１／√ｌｃとすると、漏れインダクタンスと浮遊キャパシタンスの共振現象により、浮遊キャパシタンスを充電する電圧ｖ_ｃ(ｔ)及び浮遊キャパシタンスを流れる電流ｉ_ｃ(ｔ)は、以下の数式１及び数式２となる。図４に、電圧ｖ_ｃ(ｔ)及び電流ｉ_ｃ(ｔ)の１周期分の波形を示す。

【数1】

【数2】

【0021】

このように、電源回路５２は、スイッチ素子ＳＷ１がターンオンしたとき、漏れインダクタンスと浮遊キャパシタンスの共振現象により、トランスＴ１の巻数比ｎの昇圧分のさらに２倍のパルス電圧を出力することができる。パルス幅は、漏れインダクタンスと浮遊キャパシタンスの積が少ないほど狭くなり、数ｎｓ～数十ｎｓ（ナノ秒）である。

【0022】

図５に、本実施例の電源回路５２が出力する短パルス電圧の電圧（Voltage）及び電流（Current）の波形と消費エネルギー（Consumption energy）のシミュレーション結果を示す。図６に、比較例として、誘導性エネルギー蓄積方式（ＩＥＳ）が出力するパルス電圧の電圧及び電流の波形と消費エネルギーのシミュレーション結果を示す。なお、パルス周波数及び負荷抵抗は同一である。

【0023】

この例では、図５に示す本実施例の短パルス電圧のパルス幅が３０ｎｓであり、図６に示す比較例のパルス電圧のパルス幅は１５０ｎｓである。このように、本実施例の短パルス電圧のパルス幅は、比較例のパルス電圧よりも狭い。この結果、図５に示す本実施例の消費エネルギーは１パルス当たり約０．４１ｍＪであり、図６に示す比較例の消費エネルギーは１パルス当たり約０．９２ｍＪである。このように、本実施例の電源回路５２は、パルス幅の狭い短パルス電圧を出力することができるので、消費エネルギーを抑えることができる。また、本実施例のＬＩＲ方式の電源回路５２は、比較例のＩＥＳ方式の電源回路に比してターンオン時間が短い。このため、スイッチ素子ＳＷ１における導通損失も少ないので、この点でも本実施例の電源回路５２はエネルギー消費が少ない。また、電源回路５２は、小型且つ軽量に構成することができる。したがって、電源回路５２は、高効率であり、極めて小型で軽量な電源装置とすることができる。

【0024】

また、図５に示されるように、本実施例の電源回路５２が出力する短パルス電圧は、単極性のパルス波である。このため、本実施例の電源回路５２は、正極性と負極性のいずれか一方の短パルス電圧をイオン発生部２０に印加することができる。

【0025】

図７に、短パルス電圧の極性が正極性と負極性の各々における集塵効率の試験結果を示す。なお、短パルス電圧は、パルス周波数が９６０ｐｐｓで固定であり、最大値が±０～９ｋＶで変化させている。集塵部３０の集塵電圧は、短パルス電圧の極性とは逆の±２．０ｋＶが印加されるように制御されている。集塵粒子径は０．３μｍ～０．５μｍである。空気の流量は５Ｌ／ｍｉｎである。集塵電極の長さは、空気の流れ方向に１０ｍｍである。図７に示すように、短パルス電圧の最大値に関わらず、負極性の短パルス電圧は正極性の短パルス電圧よりも集塵効率が高い。上記したように、電源回路５２は、単極性の短パルス電圧を出力することができる。このため、電源回路５２を備える集塵装置１は、高い集塵効率を有することができる。

【0026】

上記したように、本実施例の集塵装置１は高い集塵効率を有している。このような高い集塵効率は、イオン発生部２０における広く一様なプラズマの形成によることも１つの理由と考えられる。そのことを検証した結果を以下に説明する。

【0027】

図８に、イオン発生部２０の簡易構造の一例を示す。イオン発生部２０は、線対線放電を行うように構成されており、一対の固定台２２、２４と、高圧金属線２６と、接地金属線２８と、を備えている。第１固定台２２と第２固定台２４は、距離ｄ１だけ離れて配置されており、それらの間にプラズマ放電域を画定している。この例では、距離ｄ１は４０ｍｍである。高圧金属線２６は、例えばステンレス製の直径０．０５ｍｍの金属線であり、一端が第１固定台２２に固定されており、他端が第２固定台２４に固定されている。また、高圧金属線２６は、上記した本実施例のＬＩＲ方式の電源回路５２に接続されている。接地金属線２８は、例えばステンレス製の直径０．０５ｍｍの金属線であり、一端が第１固定台２２に固定されており、他端が第２固定台２４に固定されている。高圧金属線２６と接地金属線２８の線間距離ｄ２は、この例では４ｍｍである。

【0028】

図９は、本実施例のＬＩＲ方式の電源回路５２に代えて、比較例のＩＥＳ方式の電源回路を使用したときのイオン発生部２０に形成されるプラズマ放電の画像である。比較例では、高圧金属線２６の近傍のみに不均一なプラズマ放電が生成されている。

【0029】

図１０は、本実施例のＬＩＲ方式の電源回路５２を使用したときのイオン発生部２０に形成されるプラズマ放電の画像である。本実施例では、高圧金属線２６と接地金属線２８の間に広く一様なプラズマ放電が生成されている。このため、本実施例のイオン発生部２０は、帯電効率が高く、ラジカル効率が高い。このように、単極性の短パルス電圧を出力するＬＩＲ方式の電源回路５２を用いると、イオン発生部２０では、放電空間中の電界強度が高まり、電源回路５２から入力したエネルギーが効率良く電子エネルギーへ譲渡され、広く一様なプラズマ放電の生成が高効率で可能となる。したがって、電源回路５２を備える集塵装置１は、高い集塵効率を有することができる。

【0030】

（変形例）
図１１に、電源回路５２の変形例を示す。この電源回路５２は、２次側回路に設けられた逆流阻止用ダイオードＤ２と出力コンデンサＣ２をさらに備えていることを特徴とする。逆流阻止用ダイオードＤ２は、トランスＴ１の２次側巻線Ｌ２とイオン発生部２０の間に接続されており、トランスＴ１の２次側巻線Ｌ２からイオン発生部２０に向けて順方向となるように接続されている。出力コンデンサＣ２は、イオン発生部２０に対して並列に接続されており、一端が逆流阻止用ダイオードＤ２とイオン発生部２０の間に接続されており、他端がトランスの２次側巻線Ｌ２とイオン発生部２０の間に接続されている。

【0031】

図１２に、変形例の電源回路５２が出力する電圧波形を示す。短パルス電圧の出力によって出力コンデンサＣ２の電圧が急峻に上昇した後、電圧は降下する。この電圧降下時、逆流阻止用ダイオードＤ２を逆方向に電流が流れるとともに、出力コンデンサＣ２が放電される。電圧降下が進むと、逆流阻止用ダイオードＤ２を通過する電流が停止し、出力コンデンサＣ２の放電も停止し、イオン発生部２０に直流電圧が出力される。この例では、短パルス電圧と同極性の約２．０ｋＶの直流電圧が出力されている。このように、変形例の電源回路５２は、短パルス電圧を出力した後に、イオン発生部２０に直流電圧を出力することができる。なお、電源回路５２が出力する直流電圧の大きさは、出力コンデンサＣ２の容量値と逆流阻止用ダイオードＤ２の接合容量（Ｃ３）に基づいて調整することができる。

【0032】

図１３に、直流電圧を印加したときの集塵効率の試験結果を示す。試験条件は、図７で説明した場合と同様である。なお、短パルス電圧の極性は負極性である。図１３に示すように、短パルス電圧を印加した後に直流電圧を印加すると、集塵効率が向上する。また、直流電圧が大きくなると、集塵効率も向上する。直流電圧を印加することで、イオン発生部２０におけるイオンの発生量が増加し、この結果、塵埃の帯電量が増加したからだと考えられる。ここで、集塵効率が９９％以上の場合を合格と評価する。この場合、５．０ｋＶの短パルス電圧の単独印加では不合格であったものが、直流電圧を組み合わせることで合格となる。５．０ｋＶの短パルス電圧の場合を例にすると、直流電圧は短パルス電圧の８０％（（４ｋＶ／５ｋＶ）×１００）以下であっても、不合格品を合格品に改善する効果が認められる。より好ましくは、直流電圧は短パルス電圧の５０％（（２．５ｋＶ／５ｋＶ）×１００）以上である。

【0033】

例えば、電源回路５２は、パルス周波数を調整することで、短パルス電圧の印加後から次の短パルス電圧の印加前まで、直流電圧の出力を維持することができる。この場合、集塵効率を向上させることができる。なお、集塵効率の向上は、集塵効率を維持しながら短パルス電圧の最大値を小さくすることができる、ということもできる。電源回路５２は、集塵効率を維持しながら消費エネルギーを抑えることができる、ということもできる。

【0034】

図１４に、８．０ｋＶの短パルス電圧の単独印加においてパルス周波数を変化させたときの集塵効率の試験結果を示す。パルス周波数が５０ｐｐｓ以上の例では、いずれも集塵効率が９９％を超えている。この結果から、風量とパルス周波数の関係を求めると、０．１Ｌ／ｍｉｎ／ｐｐｓ以下であれば、集塵効率が９９％を超えると考えることができる。

【0035】

このように、本実施例の集塵装置１は、イオン発生部２０が発生する短パルス電圧の最大値及びパルス周波数、集塵部３０の集塵電圧の極性及び電圧値、さらに、送風ファン４０の風量を適宜調整することにより、消費エネルギーを抑えながら高い集塵効率を達成することができる。

【0036】

（他の変形例）
上記実施例では、単極性パルス電圧を出力する漏れインダクタンス共振方式（Leakage Inductance Resonance：ＬＩＲ）の電源回路５２について説明した。この例に代えて、単極性パルス電圧を出力する誘導性エネルギー蓄積方式（Inductive energy storage：ＩＥＳ）の電源回路を使用してもよい。具体的な回路構成は、図２に記載された電源回路５２の磁気リセット用ダイオードＤ１を削除したものである。この電源回路は、スイッチ素子ＳＷ１がターンオンしたときに、１次側巻線Ｌ１にエネルギーを蓄積し、次いでスイッチ素子ＳＷ１がターンオフしたときに、２次側巻線Ｌ２の励磁インダクタンスと、２次側回路の浮遊キャパシタンスと、の間の共振現象に基づいて単極性パルス電圧を出力することができる。このような単極性パルス電圧を出力する誘導性エネルギー蓄積方式の電源回路を集塵装置１に使用しても、上記実施例と同様の効果を奏することができる。

【0037】

上記実施例では、イオン発生部２０に負極性のパルス電圧が印加され、集塵部３０の集塵電極に正の直流高電圧が印加される制御について説明した。しかしながら、イオン発生部２０に印加するパルス電圧の極性と集塵部３０の集塵電極に印加する直流高電圧の極性は、この例に限らず、様々な組み合わせが可能である。例えば、イオン発生部２０に正極性のパルス電圧が印加されたときには、集塵部３０の集塵電極に負の直流高電圧が印加されてもよい。さらには、イオン発生部２０に正極性のパルス電圧が印加され、集塵部３０の集塵電極に正の直流高電圧が印加されてもよく、イオン発生部２０に負極性のパルス電圧が印加され、集塵部３０の集塵電極に負の直流高電圧が印加されてもよい。パルス電圧と直流高電圧の組合せがこのような場合であっても、上記実施例と同様の効果を奏することができる。

【0038】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0039】

１ ：集塵装置
１０ ：筐体
２０ ：イオン発生部
３０ ：集塵部
４０ ：送風ファン
５０ ：制御部
５２ ：電源回路
５４ ：ゲート駆動回路
Ｖ１ ：直流電源
Ｔ１ ：トランス
Ｌ１ ：１次側巻線
Ｌ２ ：２次側巻線
ＳＷ１ ：スイッチ素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】