(57)【要約】【課題】比較的広い空間において空気中に浮遊する微粒子を除去することができる除塵装置を提供する。【解決手段】除塵装置は、送風空気の吹出し部に配置され、供給された液体を液滴として噴射可能であり、接地に接続されている、少なくとも１つのノズルと、１つの開口の周囲を少なくとも半周以上囲む形状を有する対向電極を含み、ノズルの１つに対して１つの対向電極が設けられ、ノズルが液滴を噴射する方向に対向電極がノズルから離間して配置される電極部と、接地端子が接地に接続され、出力端子に接続された対向電極に高電圧を印加するための高電圧発生装置と、を備え、ノズルと接地との間を流れる電流は、ノズルと対向電極との間で漏洩電流が流れていない場合に、液滴の噴射量１リットル／分あたり及び吹出し部の開口面積１平方メートルあたりで、０．３ミリアンペア／（平方メートル・リットル／分）以下である。【選択図】図１
2020065994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風空気の吹出し部に配置され、供給された液体を液滴として噴射可能であり、接地に接続されている、少なくとも１つのノズルと、
１つの開口の周囲を少なくとも半周以上囲む形状を有する対向電極を含み、前記ノズルの１つに対して１つの前記対向電極が設けられ、前記ノズルが液滴を噴射する方向に前記対向電極が前記ノズルから離間して配置される電極部と、
接地端子が前記接地に接続され、出力端子に接続された前記対向電極に高電圧を印加するための高電圧発生装置と、
を備え、
前記ノズルと前記接地との間を流れる電流は、前記ノズルと前記対向電極との間で漏洩電流が流れていない場合に、前記液滴の噴射量１リットル／分あたり及び前記吹出し部の開口面積１平方メートルあたりで、０．３ミリアンペア／（平方メートル・リットル／分）以下である
除塵装置。
【請求項２】
前記ノズルは、前記液滴を円錐状に噴射するように構成され、
前記ノズルと前記対向電極との関係は、前記ノズルにおける前記液滴の噴射位置から前記対向電極を含む平面と前記円錐の中心線との交点までの第１距離をｒ（ミリメートル）とし、前記交点と前記対向電極との最小距離である第２距離をａ０（ミリメートル）とし、前記ノズルが前記液滴を噴射する噴射角度をθ（度）とすると、次式（１）
ｒ＜ａ０／ｔａｎ（θ／２）・・・（１）
で表される、
請求項１に記載の除塵装置。
【請求項３】
前記第１距離は、５ミリメートル以上２００ミリメートル以下であり、
前記第２距離は、５ミリメートル以上５０ミリメートル以下である、
請求項２に記載の除塵装置。
【請求項４】
前記ノズルの前記噴射角度は、３０度以上１００度以下である、
請求項２又は３に記載の除塵装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つのノズルは、液滴径がザウタ平均径で１０マイクロメートル以上３００マイクロメートル以下となる前記液滴を噴射可能に構成されている
請求項１乃至４の何れか一項に記載の除塵装置。
【請求項６】
前記吹出し部を有し、前記液滴を含む空気を送風するための送風機をさらに備え、
前記ノズル及び前記電極部は、前記送風機の筐体に取り付けられている
請求項１乃至５の何れか一項に記載の除塵装置。
【請求項７】
絶縁材によって構成され、前記電極部を支持する支持部と、
前記支持部に向かって気体を噴射可能に構成された掃気用ノズルと、
をさらに備える
請求項１乃至６の何れか一項に記載の除塵装置。
【請求項８】
撥水性の絶縁材によって構成されるか、又は、絶縁材によって構成されていて表面に撥水処理が施されている、前記電極部を支持する支持部をさらに備える
請求項１乃至７の何れか一項に記載の除塵装置。
【請求項９】
前記吹出し部を有し、前記液滴を含む空気を送風するための送風機をさらに備え、
前記ノズルは、前記送風機が送風する空気の流れに関して前記送風機の下流側に複数設けられている
請求項１乃至８の何れか一項に記載の除塵装置。
【請求項１０】
前記吹出し部を有し、前記液滴を含む空気を送風するための送風機と、
前記送風機からの空気の送風方向を変更可能に構成された方向変更装置と、
をさらに備える
請求項１乃至９の何れか一項に記載の除塵装置。
【請求項１１】
前記吹出し部を有し、前記液滴を含む空気を送風するための送風機と、
前記送風機からの空気の送風方向を変更可能に構成された方向変更装置と、
をさらに備え、
前記方向変更装置は、少なくとも水平方向よりも上側に送風できるように前記送風方向を設定可能に構成されている
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の除塵装置。
【請求項１２】
前記方向変更装置は、０度以上の仰角で上側に向かって送風できるように前記送風方向を設定可能に構成されている
請求項１０又は１１に記載の除塵装置。
【請求項１３】
前記方向変更装置は、前記少なくとも１つのノズルからの前記液滴の噴射方向を前記送風機からの空気の送風方向と同じ方向に変更可能に構成されている
請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の除塵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、除塵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気中に浮遊するＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）等の微粒子を除去するために、例えば、帯電させた液滴によって空気中の微粒子を捕集することが考えられる。
例えば、特許文献１に記載された空気浄化装置では、平板に設けた微細孔から吐出された水柱を静電霧化によって微細化することで、帯電した液滴を生成することができる。該空気浄化装置では、帯電した液滴を室内に供給することによって空気中に含まれる粉塵等を除去することができる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−９７９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の空気浄化装置では、平板に設けた微細孔から吐出された水柱を静電霧化によって微細化するため、多量の液滴を生成することが困難である。そのため、空気を浄化できるのは、家庭内空間やオフィス等の比較的狭い空間に限られてしまう。
【０００５】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、比較的広い空間において空気中に浮遊する微粒子を除去することができる除塵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】
【０００６】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る除塵装置は、
送風空気の吹出し部に配置され、供給された液体を液滴として噴射可能であり、接地に接続されている、少なくとも１つのノズルと、
１つの開口の周囲を少なくとも半周以上囲む形状を有する対向電極を含み、前記ノズルの１つに対して１つの前記対向電極が設けられ、前記ノズルが液滴を噴射する方向に前記対向電極が前記ノズルから離間して配置される電極部と、
接地端子が前記接地に接続され、出力端子に接続された前記対向電極に高電圧を印加するための高電圧発生装置と、
を備え、
前記ノズルと前記接地との間を流れる電流は、前記ノズルと前記対向電極との間で漏洩電流が流れていない場合に、前記液滴の噴射量１リットル／分あたり及び前記吹出し部の開口面積１平方メートルあたりで、０．３ミリアンペア／（平方メートル・リットル／分）以下である。
【０００７】
上述したように、上記特許文献１に記載の空気浄化装置では、平板に設けた微細孔から吐出された水柱を静電霧化によって微細化するため、多量の液滴を生成することが困難である。
その点、上記（１）の構成によれば、ノズルによって比較的多量の液滴を生成できる。そして、上記（１）の構成によれば、対向電極と接地されているノズルとの電位差によって形成される電界によって、ノズルから噴射される液滴を誘電分極させて、対向電極に印加された電圧の極性とは逆の極性に該液滴を帯電させることができる。このように、誘電分極によって液滴を帯電させるという原理から、液滴を帯電させるために対向電極に電流を流す必要はない。また、液滴の噴射量を増やしても、液滴１つあたりの誘電分極による電荷量は減らない。
したがって、出力電力が比較的小さい高電圧発生装置によって、大気中の微粒子を捕集するのに効果的な電荷量で比較的多量の液滴を帯電させることができる。これにより、例えば体育館や屋内競技場のような比較的広い空間や、屋外において大気中の微粒子を帯電させた液滴で効率的に捕集して除去できる。
また、上記（１）の構成によれば、上述したように、液滴を帯電させるために対向電極に電流を流す必要はないので、大出力の高電圧発生装置が不要であり、高電圧発生装置のコストを抑制できる。
なお、発明者らが鋭意検討した結果、ノズルと対向電極との間で漏洩電流が流れないように対向電極の絶縁を確保することで、ノズルと接地との間を流れる電流が液滴の噴射量１リットル／分あたり及び吹出し部の開口面積１平方メートルあたりで、０．３ミリアンペア／（平方メートル・リットル／分）以下であっても、上述した比較的広い空間や屋外における大気中の微粒子を効果的に捕集できるように液滴を帯電できる。
【０００８】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記ノズルは、前記液滴を円錐状に噴射するように構成され、
前記ノズルと前記対向電極との関係は、前記ノズルにおける前記液滴の噴射位置から前記対向電極を含む平面と前記円錐の中心線との交点までの第１距離をｒ（ミリメートル）とし、前記交点と前記対向電極との最小距離である第２距離をａ０（ミリメートル）とし、前記ノズルが前記液滴を噴射する噴射角度をθ（度）とすると、次式（１）
ｒ＜ａ０／ｔａｎ（θ／２）・・・（１）
で表される。
【０００９】
上記（２）の構成によれば、上記の式（１）を満たす場合には、対向電極が囲む開口において、ノズルから円錐状に噴射される液滴を、対向電極よりも内側の領域を通過させることができる。これにより、対向電極が液滴で濡れてしまうことを抑制でき、ノズルと対向電極との間で漏洩電流が流れることを抑制できる。
【００１０】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記第１距離は、５ミリメートル以上２００ミリメートル以下であり、
前記第２距離は、５ミリメートル以上５０ミリメートル以下である。
【００１１】
上記（３）の構成によれば、第１距離及び第２距離を上記範囲内に設定することで、対向電極に印加された高電圧によってノズルにおける液滴の噴射位置、すなわちノズルの先端において形成される電界の強度を十分に高めることができる。
【００１２】
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）の構成において、前記ノズルの前記噴射角度は、３０度以上１００度以下である。
【００１３】
噴霧角度が大きくなると、対向電極が液滴で濡れ易くなってしまう。そのため、電流の漏洩が起こり易くなり、液滴の帯電に必要な電界強度の確保が難しくなってしまう。
その点、上記（４）の構成によれば、ノズルの噴射角度を３０度以上１００度以下とすることで、対向電極が液滴で濡れることを抑制でき、液滴の帯電に必要な電界強度を確保できる。
【００１４】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、前記少なくとも１つのノズルは、液滴径がザウタ平均径で１０マイクロメートル以上３００マイクロメートル以下となる前記液滴を噴射可能に構成されている。
【００１５】
上述したように、発明者らが鋭意検討した結果、液滴径が大きくなると、大気中の微粒子の除去効果が低下する傾向となることが見出されている。
その点、上記（５）の構成によって、液滴径をザウタ平均径で１０マイクロメートル以上３００マイクロメートル以下とすることで、大気中の微粒子を液滴で効果的に捕集できる。
【００１６】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記吹出し部を有し、前記液滴を含む空気を送風するための送風機をさらに備え、
前記ノズル及び前記電極部は、前記送風機の筐体に取り付けられている。
【００１７】
上記（６）の構成によれば、送風機から送風された空気によって液滴を比較的広い空間に拡散させることができるので、比較的広い空間の除塵を行うことができる。また、上記（６）の構成によれば、ノズル及び電極部を送風機の筐体に取り付けることで、送風機からの送風によって効果的に液滴を拡散させることができる位置にノズル及び電極部を設置することが容易となる。
【００１８】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、
絶縁材によって構成され、前記電極部を支持する支持部と、
前記支持部に向かって気体を噴射可能に構成された掃気用ノズルと、
をさらに備える。
【００１９】
支持部が液滴で濡れてしまうと、対向電極に印加された高電圧の電流が漏洩電流として液滴で濡れた支持部を介して接地側に流れてしまうおそれがある。その点、上記（７）の構成によれば、掃気用ノズルから支持部に向かって気体を噴射することで、液滴が支持部に付着することを抑制して、漏洩電流の発生を抑制できる。
【００２０】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、
撥水性の絶縁材によって構成されるか、又は、絶縁材によって構成されていて表面に撥水処理が施されている、前記電極部を支持する支持部をさらに備える。
【００２１】
上述したように、支持部が液滴で濡れてしまうと、対向電極に印加された高電圧の電流が漏洩電流として液滴で濡れた支持部を介して接地側に流れてしまうおそれがある。その点、上記（８）の構成によれば、液滴が支持部に接触しても、その撥水性によって液滴が支持部に付着することを抑制できる。また、液滴が支持部に接触しても、支持部の表面の全体が液体で濡れてしまうことを抑制できる。これにより、漏洩電流の発生を抑制できる。
【００２２】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れかの構成において、
前記吹出し部を有し、前記液滴を含む空気を送風するための送風機をさらに備え、
前記ノズルは、前記送風機が送風する空気の流れに関して前記送風機の下流側に複数設けられている。
【００２３】
上記（９）の構成によれば、複数のノズルから液滴を噴射することで、送風機からの送風される空気の流れに液滴を均一に付与できる。
【００２４】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかの構成において、
前記吹出し部を有し、前記液滴を含む空気を送風するための送風機と、
前記送風機からの空気の送風方向を変更可能に構成された方向変更装置と、
をさらに備える。
【００２５】
上記（１０）の構成によれば、方向変更装置によって送風機からの空気の送風方向を変更することで、除塵装置の配置位置を起点とした、液滴を散布する方向を容易に変更できる。
【００２６】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れかの構成において、
前記吹出し部を有し、前記液滴を含む空気を送風するための送風機と、
前記送風機からの空気の送風方向を変更可能に構成された方向変更装置と、
をさらに備え、
前記方向変更装置は、少なくとも水平方向よりも上側に送風できるように前記送風方向を設定可能に構成されている。
【００２７】
上記（１１）の構成によれば、例えば床面等の低い位置に配置した除塵装置によって、床面よりも上の空間で浮遊する微粒子を捕集することができる。
【００２８】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１０）又は（１１）の構成において、前記方向変更装置は、０度以上の仰角で上側に向かって送風できるように前記送風方向を設定可能に構成されている。
【００２９】
上記（１２）の構成によれば、時間の経過とともに落下する液滴を除塵装置から離れた位置に効果的に散布できる。
【００３０】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１０）乃至（１２）の何れかの構成において、前記方向変更装置は、前記少なくとも１つのノズルからの前記液滴の噴射方向を前記送風機からの空気の送風方向と同じ方向に変更可能に構成されている。
【００３１】
上記（１３）の構成によれば、ノズルからの液滴の噴射方向を送風機からの空気の送風方向と同じ方向に変更できるので、送風機からの送風される空気の流れに液滴を効率よく付与できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、比較的広い空間において空気中に浮遊する微粒子を除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】幾つかの実施形態に係る除塵装置の外観を模式的に示した斜視図である。
【図２】幾つかの実施形態に係る除塵装置を送風機の送風方向の下流側から見た図であり、要部について示している。
【図３】幾つかの実施形態に係る除塵装置の側面図であり、要部の構成を模式的に示している。
【図４】液滴を帯電させるメカニズムについて説明するための模式的な図である。
【図５】ノズルと対向電極との位置関係を説明するための図である。
【図６】第１距離についてさらに説明するための図である。
【図７】他の実施形態に係る除塵装置を送風機の送風方向の下流側から見た図であり、要部について示している。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００３５】
図１は、幾つかの実施形態に係る除塵装置の外観を模式的に示した斜視図である。図２は、幾つかの実施形態に係る除塵装置を後述する送風機の送風方向の下流側から見た図であり、要部について示している。図３は、幾つかの実施形態に係る除塵装置の側面図であり、要部の構成を模式的に示している。
【００３６】
幾つかの実施形態に係る除塵装置１は、送風機１０と、ノズル２０と、電極部３０と、高電圧発生装置４０とを備えている。
幾つかの実施形態に係る送風機１０は、後述するノズル２０が噴射した液滴２（図３参照）を含む空気を送風するための送風機である。幾つかの実施形態に係る送風機１０は、例えば円筒形を有する筐体１１の内部に不図示のモータの駆動力によって回転するインペラ１２を備えており、インペラ１２の回転によって円筒形の筐体１１の一方端から空気を吸い込み、図３における矢印Ｃで示すように図示左方から右方に向かって吸い込んだ空気を送風し、他方端の吹出し部１３から排出する。
【００３７】
幾つかの実施形態に係るノズル２０は、供給ポンプ２９から供給された液体を液滴として噴射可能なノズルであり、一般的に、スプレーノズルとも呼ばれる。幾つかの実施形態では、ノズル２０に供給される液体は、例えば水である。
幾つかの実施形態では、ノズル２０は、供給配管２２に取り付けられて、送風空気の吹出し部１３に配置されている。より具体的には、ノズル２０は、送風機１０の筐体１１の他方端の吹出し部１３から送風方向の下流側に離間した位置に配置されている。なお、供給配管２２は、配管取付部２４によって送風機１０の筐体１１に取り付けられている。
幾つかの実施形態では、ノズル２０は、複数設けられている。図１、図２に示す例では、ノズル２０が８つ設けられているが、ノズル２０の数は、１つ以上であればよい。
幾つかの実施形態では、ノズル２０は、送風機１０の送風方向の下流側に向かって液滴を噴射する。
【００３８】
幾つかの実施形態に係るノズル２０は、液滴２を円錐状に噴射するように構成されている。
幾つかの実施形態に係るノズル２０は、液滴径がザウタ平均径で１０（μｍ）以上３００（μｍ）以下となる液滴を噴射可能に構成されている。
また、幾つかの実施形態に係るノズル２０の噴射角度θは、３０度以上１００度以下である。液滴径、及び噴霧角度θについては、後で詳述する。
【００３９】
幾つかの実施形態に係るノズル２０は、接地９に接続されている。具体的には、幾つかの実施形態に係るノズル２０は、例えば、供給配管２２を接地９に接続することで、供給配管２２を介して接地９に接続される。なお、ノズル２０及び供給配管２２は、金属などの導電性の部材によって形成されている。
【００４０】
幾つかの実施形態に係る電極部３０は、複数の対向電極３１と、これら複数の対向電極を支持する電極支持部材３５とを含む。幾つかの実施形態に係る対向電極３１のそれぞれは、開口３３の周囲を囲む形状を有する。幾つかの実施形態に係る対向電極３１のそれぞれは、例えば円環形状を有する。なお、対向電極３１のそれぞれは、例えば楕円環形状を有していてもよく、開口３３の周囲を囲む矩形状等の多角形状を有していてもよい。対向電極３１は、それぞれの大きさが同じであってもよく、異なっていてもよい。対向電極３１は、それぞれ同じ形状であってもよく、異なる形状であってもよい。
また、対向電極３１のそれぞれは、必ずしも閉じた形状でなくてもよく、例えば、開口３３の周囲を少なくとも半周以上囲む形状を有していればよい。
【００４１】
幾つかの実施形態に係る電極部３０では、１つのノズル２０に対して、１つの対向電極が設けられている。
幾つかの実施形態に係る電極部３０は、複数の対向電極３１が電極支持部材３５によって支持されている。
幾つかの実施形態に係る電極部３０は、ノズル２０が液滴を噴射する方向に対向電極３１がノズル２０から離間して配置され、絶縁材によって構成された支持部５１によって支持されている。具体的には、送風機１０の筐体１１の他方端に設けられた取付部１５に柱状の支持部５１の一端が固定され、支持部５１の他端に電極部３０の電極支持部材３５が固定されている。
【００４２】
幾つかの実施形態に係る高電圧発生装置４０は、例えば１キロボルト以上の高電圧を発生することができる装置である。幾つかの実施形態に係る高電圧発生装置４０は、接地端子４２が接地９に接続され、出力端子４１に接続された対向電極３１（電極部３０）に高電圧を印加することができる。
【００４３】
幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、送風機１０は、図１における矢印Ａで示すように、送風機支持部６１によって俯仰可能に支持されている。また、幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、送風機１０は、図１における矢印Ｂで示すように、旋回装置６５によって、中心軸ＣＬを中心として回転可能とされている。すなわち、送風機１０は、床面等の旋回装置６５の載置面と平行な平面内で回転可能である。
すなわち、幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、送風機からの空気の送風方向を変更可能に構成された方向変更装置６０が、送風機支持部６１と旋回装置６５とを含んでいる。
【００４４】
このように構成される幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、供給ポンプ２９から供給された液体（水）を、複数のノズル２０によって液滴として噴霧可能である。そして、幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、高電圧発生装置４０で発生された高電圧を対向電極３１に印加することで、ノズル２０から噴霧される液滴２を対向電極３１に印加された電圧の極性とは逆の極性に帯電させることができる。
また、幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、例えば体育館や屋内競技場のような比較的広い空間や、屋外において、帯電した液滴２を送風機１０からの送風によって周囲に拡散させることができる。
帯電した液滴２は、空気中の微粉末を静電気力によって捕集することができる。液滴２に捕集された微粉末は、液滴２と共に地上に落下する。これにより、例えば体育館や屋内競技場のような比較的広い空間や、屋外において、大気中の微粒子を帯電させた液滴２で効率的に捕集して除去できる。
【００４５】
（液滴２の帯電メカニズムについて）
ここで、幾つかの実施形態に係る除塵装置１において、液滴２を帯電させるメカニズムについて説明する。図４は、液滴２を帯電させるメカニズムについて説明するための模式的な図である。
対向電極３１に高電圧発生装置４０からの高電圧が印加されると、対向電極３１と、接地９に接続されているノズル２０との電位差によって形成される電界によって、ノズル２０から噴射される液滴２が誘電分極する。
例えば、対向電極３１に高電圧発生装置４０からの負の高電圧が印加されると、ノズル２０から噴射される直前の液滴２では、対向電極３１に近い領域が正に帯電し、対向電極３１から遠い領域が負に帯電する。対向電極３１から遠い領域で誘起された分極電荷は、導電性のノズル２０及び供給配管２２を介してアース（接地９）に流れる。
これにより、ノズル２０から噴射された液滴２は、正に帯電する。
このように、幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、誘電分極によって、ノズル２０から噴霧される液滴２を対向電極３１に印加された電圧の極性とは逆の極性に帯電させることができる。
【００４６】
（液滴２の発生量について）
例えば静電霧化によって液体から微細な液滴を生成する場合、その原理上、比較的多量の液滴を発生させることが困難である。そのため、例えば静電霧化によって液体から微細な液滴を生成する場合には、例えば体育館や屋内競技場のような比較的広い空間や、屋外において大気中の微粒子を帯電させた液滴で効率的に捕集して除去することが困難である。その点、幾つかの実施形態では、ノズル２０によって比較的多量の液滴２を生成できる。
【００４７】
したがって、幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、ノズル２０と、電極部３０と、高電圧発生装置４０とを備えるので、ノズル２０によって生成された比較的多量の液滴２を、誘電分極によって帯電させることができる。
幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、誘電分極によって液滴２を帯電させるという原理から、液滴２を帯電させるために対向電極３１に電流を流す必要はない。
したがって、幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、高電圧発生装置４０から全ての対向電極３１へ流れる電流の合計値は、ノズル２０と対向電極３１との間で漏洩電流が流れていない場合に、例えば０．１（ｍＡ）未満に抑制することも可能である。
【００４８】
また、幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、誘電分極によって液滴２を帯電させるという原理から、液滴２の噴射量を増やしても、液滴１つあたりの誘電分極による電荷量は減らない。
したがって、幾つかの実施形態に係る除塵装置１によれば、出力電力が比較的小さい高電圧発生装置４０によって、大気中の微粒子を捕集するのに効果的な電荷量で比較的多量の液滴２を帯電させることができる。これにより、例えば体育館や屋内競技場のような比較的広い空間や、屋外において大気中の微粒子を帯電させた液滴２で効率的に捕集して除去できる。
また、幾つかの実施形態に係る除塵装置１によれば、上述したように、液滴２を帯電させるために対向電極３１に電流を流す必要はないので、大出力の高電圧発生装置４０が不要であり、高電圧発生装置４０のコストを抑制できる。
【００４９】
すなわち、上述したように、幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、原理上、液滴２を帯電させるために対向電極３１に電流を流す必要はない。したがって、ノズル２０と対向電極３１との間で漏洩電流が流れないように対向電極３１（電極部３０）の絶縁を確保することで、高電圧発生装置４０から対向電極３１へ流れる電流がほとんど発生しないようにすることができる。これにより、高電圧発生装置４０の定格出力を下げることができ、高電圧発生装置４０のコストをさらに抑制できる。
【００５０】
図５は、ノズル２０と対向電極３１との位置関係を説明するための図である。以下、ノズル２０と対向電極３１との位置関係について説明する。
幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、上述したように、ノズル２０は、液滴２を円錐状に噴射するように構成されている。そこで、ノズル２０から噴射された液滴２が対向電極３１に直接接触することを抑制するため、幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、ノズル２０と対向電極３１との位置関係は、以下で説明する式（１）を満たす。
【００５１】
すなわち、ノズル２０における液滴２の噴射位置、すなわちノズル２０の先端２０ａから対向電極３１を含む平面と前記円錐の中心線との交点Ｃ１までの第１距離Ｌ１をｒ（ミリメートル）とし、交点Ｃ１と対向電極３１との最小距離である第２距離Ｌ２をａ０（ミリメートル）とし、ノズル２０が液滴２を噴射する噴射角度をθ（度）とすると、ノズル２０と対向電極３１との位置関係は、次式（１）で表される。
ｒ＜ａ０／ｔａｎ（θ／２）・・・（１）
【００５２】
上記の式（１）を満たす場合には、対向電極３１が囲む開口３３において、ノズル２０から円錐状に噴射される液滴２を、対向電極３１よりも内側の領域を通過させることができる。これにより、対向電極３１が液滴２で濡れてしまうことを抑制でき、ノズル２０と対向電極３１との間で漏洩電流が流れることを抑制できる。
【００５３】
なお、ノズル２０の噴射角度は、上述したように、３０度以上１００度以下であるとよい。
すなわち、噴霧角度が大きくなると、対向電極３１が液滴２で濡れ易くなってしまう。そのため、電流の漏洩が起こり易くなり、液滴の帯電に必要な電界強度の確保が難しくなってしまう。
そこで、ノズル２０の噴射角度を３０度以上１００度以下とすることで、対向電極３１が液滴２で濡れることを抑制でき、液滴の帯電に必要な電界強度を確保できる。
【００５４】
なお、例えば、筐体１１の内径が３００（ｍｍ）程度であり、ノズル２０を８個程度設ける場合には、交点Ｃ１と対向電極３１との最小距離である第２距離Ｌ２を５（ｍｍ）以上５０（ｍｍ）以下とするとよい。また、この場合には、ノズル２０の先端２０ａから交点Ｃ１までの第１距離Ｌ１は、５（ｍｍ）以上２００（ｍｍ）以下とするとよい。なお、対向電極３１が円環形状を有している場合、第２距離Ｌ２は、対向電極３１の内半径となる。
【００５５】
（第１距離Ｌ１について）
図６は、第１距離Ｌ１についてさらに説明するための図である。
液滴２に誘起される分極電荷量が多いほど、液滴による大気中の微粉末の捕集効率が上がる。そのため、対向電極３１に印加する電圧に対してノズル２０の出口近傍（先端２０ａ）に形成される電界強度ができるだけ大きくなるようにノズル２０と対向電極３１との位置関係を決めるのが良い。
【００５６】
ノズル２０の先端２０ａに形成される電界強度は概ね次式（２）で表され、対向電極３１の内半径と外半径が決まると電界強度が極大値となるノズル２０と対向電極３１との垂直距離（第１距離Ｌ１）が決まる。
Ｅ＝−ｒ／（ａ−ａ０）
×｛１／（ａ２＋ｒ２）０．５−１／（ａ０２＋ｒ２）０．５｝×Ｖ０・・・（２）
ここで、ａは対向電極３１の外半径Ｌ３（ｍ）であり、ａ０は上述したように対向電極３１の内半径Ｌ２（ｍ）である。ｒは上述したようにノズル２０の先端２０ａから交点Ｃ１までの第１距離Ｌ１（ｍ）である。Ｖ０は対向電極への印加電圧（Ｖ）である。Ｅはノズル２０の先端２０ａの電界強度（Ｖ／ｍ）である。
【００５７】
したがって、上記の式（２）に基づいて、５（ｍｍ）以上２００（ｍｍ）以下の範囲内で電界強度Ｅができるだけ極大値に近くなるように第１距離Ｌ１を決めるのが良い。なお、印加電圧Ｖ０は、５（ｋＶ）以上８０（ｋＶ）以下とするとよい。
【００５８】
幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、第１距離Ｌ１及び第２距離Ｌ２を上記範囲内に設定することで、対向電極３１に印加された高電圧によってノズル２０における液滴の噴射位置、すなわちノズル２０の先端２０ａにおいて形成される電界の強度を十分に高めることができる。
なお、第１距離Ｌ１が例えば電極部３０の絶縁構造などとの関係で上記範囲内に入らない場合は、対向電極３１の内半径や外半径を調整して、電界強度Ｅが、第１距離Ｌ１に対して極大になるようにするとよい。
【００５９】
（液滴径について）
幾つかの実施形態に係るノズル２０は、上述したように、液滴径がザウタ平均径で１０（μｍ）以上３００（μｍ）以下となる液滴を噴射可能に構成されている。
発明者らが鋭意検討した結果、液滴径が大きくなると、大気中の微粒子の除去効果が低下する傾向となることが見出されている。また、液滴径が小さ過ぎると、液滴２が地上に到達する前に液滴２が蒸発してしまう。液滴２で捕集した微粒子が水に不溶の固体であれば、液滴２が地上に到達する前に液滴２が蒸発してしまうと、微粒子が再び大気中に拡散することとなってしまう。
その点、幾つかの実施形態では、ノズル２０から噴射される液滴２の液滴径をザウタ平均径で１０（μｍ）以上３００（μｍ）以下とすることで、大気中の微粒子を液滴で効果的に捕集できる。
【００６０】
幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、送風機１０を備えているので、送風機１０から送風された空気によって液滴２を比較的広い空間に拡散させることができるので、比較的広い空間の除塵を行うことができる。
また、幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、ノズル２０及び電極部３０が送風機１０の筐体１１に取り付けられているので、送風機１０からの送風によって効果的に液滴２を拡散させることができる位置にノズル２０及び電極部３０を設置することが容易となる。
【００６１】
図７は、他の実施形態に係る除塵装置を送風機の送風方向の下流側から見た図であり、要部について示している。他の実施形態に係る除塵装置１では、上述した幾つかの実施形態に係る除塵装置１に対して、さらに掃気用ノズル７１が設けられている。掃気用ノズル７１は、電極部３０を支持する支持部５１に向かって気体を噴射可能に構成されたノズルである。図７に示した他の実施形態に係る除塵装置１では、掃気用ノズル７１は、支持部５１に対して、筐体１１の径方向外側に配置されており、矢印ｂで示すように、筐体１１の径方向外側から内側に向かって気体を噴出することができる。図７に示した他の実施形態に係る除塵装置１では、１つの支持部５１に対して掃気用ノズル７１が２つ配置されているが、少なくとも１つの掃気用ノズル７１が配置されていればよい。
【００６２】
支持部５１が液滴２で濡れてしまうと、対向電極３１に印加された高電圧の電流が漏洩電流として液滴２で濡れた支持部５１及び送風機１０の筐体１１を介して接地側に流れてしまうおそれがある。その点、図７に示した他の実施形態に係る除塵装置１によれば、掃気用ノズル７１から支持部５１に向かって気体を噴射することで、液滴２が支持部５１に付着することを抑制して、漏洩電流の発生を抑制できる。
なお、掃気用ノズル７１は、全ての支持部５１に対して設けてもよいし、送風機１０の採り得る姿勢のうち、最も使用頻度が高い姿勢において濡れ易い支持部５１に対してだけ設けてもよい。
【００６３】
なお、図２及び図７に示した幾つかの実施形態において、支持部５１は、撥水性の絶縁材によって構成されるか、又は、絶縁材によって構成されていて表面に撥水処理が施されているとよい。これにより、液滴２が支持部５１に接触しても、その撥水性によって液滴２が支持部５１に付着することを抑制できる。また、液滴２が支持部５１に接触しても、支持部５１の表面の全体が液体で濡れてしまうことを抑制できる。これにより、漏洩電流の発生を抑制できる。
【００６４】
幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、ノズル２０は、送風機１０が送風する空気の流れに関して送風機の下流側に複数設けられている。
これにより、複数のノズル２０から液滴２を噴射することで、送風機１０からの送風される空気の流れに液滴２を均一に付与できる。
ここで、送風機１０の吹出し部１３から吹き出される送風空気の流速は、発明者らが鋭意検討した結果、５（ｍ／ｓｅｃ）以上であるとよいことが分かった。なお、ノズル２０からの液滴２の噴射速度がおおよそ５（ｍ／ｓｅｃ）から１０（ｍ／ｓｅｃ）程度となるため、吹出し部１３から吹き出される送風空気の流速は、ノズル２０からの液滴２の噴射速度の０．５倍以上であるとよい。
【００６５】
幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、送風機からの空気の送風方向を変更可能に構成された方向変更装置６０を備えている。
したがって、方向変更装置６０によって送風機１０からの空気の送風方向を変更することで、除塵装置１の配置位置を起点とした、液滴２を散布する方向を容易に変更できる。
【００６６】
幾つかの実施形態に係る除塵装置１において、方向変更装置６０は、少なくとも水平方向よりも上側に送風できるように送風方向を設定可能に構成されているとよい。
これにより、例えば床面等の低い位置に配置した除塵装置１によって、床面よりも上の空間で浮遊する微粒子を捕集することができる。
【００６７】
幾つかの実施形態に係る除塵装置１において、方向変更装置６０は、０度以上の仰角、より好ましくは、例えば３０度以上の仰角で上側に向かって送風できるように送風方向を設定可能に構成されているとよい。
これにより、時間の経過とともに落下する液滴２を除塵装置１から離れた位置に効果的に散布できる。
【００６８】
幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、方向変更装置６０は、ノズル２０からの液滴２の噴射方向を送風機１０からの空気の送風方向と同じ方向に変更可能に構成されている。すなわち、幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、複数のノズル２０が供給配管２２及び配管取付部２４を介して送風機１０の筐体１１に取り付けられている。そして、幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、方向変更装置６０が、送風機１０の筐体１１の姿勢を変更可能としている。
したがって、ノズル２０からの液滴２の噴射方向を送風機１０からの空気の送風方向と同じ方向に変更できるので、送風機１０からの送風される空気の流れに液滴２を効率よく付与できる。
【００６９】
（ノズル２０と接地９との間に流れる電流の値について）
なお、上述したように、幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、誘電分極によって液滴２を帯電させるという原理から、液滴２を帯電させるために対向電極３１に電流を流す必要はないが、ノズル２０から噴射される直前の液滴２において対向電極３１から遠い領域で誘起された分極電荷は、導電性のノズル２０及び供給配管２２を介してアース（接地９）に流れる。このように、ノズル２０と接地９との間に流れる電流の値は、例えば、以下のようになる。
【００７０】
なお、幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、発明者らが鋭意検討した結果、以下の各パラメータに関し、その数値範囲が以下の範囲であるとよいことが分かった。
（ａ）液体の噴霧量は、微粒子を除去する領域１（ｍ３）あたり０．０１（ｌ／ｍｉｎ）以上とするとよい。
（ｂ）ノズル２０の先端２０ａに形成される電界強度は、０．５（ｋＶ／ｃｍ）以上１０（ｋＶ／ｃｍ）以下とするとよい。
（ｃ）上述したように、液滴２の液滴径は、ザウタ平均径で１０（μｍ）以上３００（μｍ）以下とするとよい。
【００７１】
上記の範囲を参照して、下記条件におけるノズル２０と接地９との間に流れる電流の値の一例を試算する。なお、以下の１）〜３）に挙げたパラメータの値は、ノズル２０と接地９との間に流れる電流の値を算出するために適宜採用した値であり、本発明における各パラメータの値は、以下の各値に限定されることはない。
１）液体（水）の噴霧量：９（ｌ／ｍｉｎ）
２）ノズル２０の先端２０ａに形成される電界強度：４．７（ｋＶ／ｃｍ）＝４．７×１０５（Ｖ／ｍ）
３）液滴径：８０（μｍ）
４）水の比誘電率：７５
５）水の密度：１０００（ｋｇ／ｍ３）
【００７２】
ノズル２０と対向電極３１との間で漏洩電流が流れていない場合には、ノズル２０と接地９との間に流れる電流の値は、液滴２によって運ばれる単位時間あたりの電荷の量と等しい。そこで、以下のようにして、液滴２によって運ばれる単位時間あたりの電荷の量を求める。
まず、単位時間あたりに噴霧される液滴２の個数Ｎｐは、次式（３）で求めることができる。
Ｎｐ＝９／｛４／３×π×（４０×１０−６）３×１０００｝
＝３．３６×１０１０（個／ｍｉｎ）        ・・・（３）
【００７３】
１個の液滴２が持つ電荷量Ｑｐは、単位面積あたりの分極電荷量ｑと水滴の表面積ｓとの積（Ｑｐ＝ｑ×ｓ）である。
なお、液滴２を球と仮定したときの単位面積あたりの分極電荷量ｑは、次式（４）で表される。
ｑ＝３×ε０×Ｅ×（εｓ−１）／（εｓ＋２）      ・・・（４）
ここで、ε０は、真空の誘電率であり、ε０＝８．８５４×１０−１２（Ｆ／ｍ）である。εｓは、液滴２（水）の比誘電率であり、上述したように、εｓ＝７５である。また、上述したように、Ｅは、ノズル２０の先端２０ａに形成される電界強度であり、Ｅ＝４．７×１０５（Ｖ／ｍ）である。
したがって、１個の液滴２が持つ電荷量Ｑｐは、単位面積あたりの分極電荷量ｑと１個の液滴２の表面積ｓとの積であり、次式（５）のとおりとなる。
Ｑｐ＝ｑ×ｓ
＝３×ε０×Ｅ×（εｓ−１）／（εｓ＋２）×ｓ
＝３×８．８５４×１０−１２×４．７×１０５
×（７５−１）／（７５＋２）×４×π×（４０×１０−６）２
＝２．４１×１０−１３（Ｃ）      ・・・（５）
【００７４】
よって、単位時間あたりに噴霧される液滴２が持つ電荷量（Ｎｐ×Ｑｐ）は、次式（６）のとおりとなる。
Ｎｐ×Ｑｐ＝８．１１×１０−３（Ｃ／ｍｉｎ）
＝１．３５×１０−４（Ｃ／ｓｅｃ）
＝０．１３５（ｍＡ）      ・・・（６）
【００７５】
この電荷量（Ｎｐ×Ｑｐ）は、噴霧量が９（ｌ／ｍｉｎ）の場合の値であるので、噴霧量１（ｌ／ｍｉｎ）あたりに換算すると０．０１５（ｍＡ）となる。
【００７６】
なお、この電流の値（０．０１５（ｍＡ））は、噴霧量１（ｌ／ｍｉｎ）で噴霧される液滴２によって運ばれる電荷量を電流として表したものである。また、液滴２は、送風機１０から送風される送風空気によって大気中に拡散されるので、上述のようにして算出した電流値を送風機１０の吹出し部１３の開口面積で除すことで、送風機１０の吹出し部１３における液滴２を含んだ送風空気の見かけ上の電流密度を求めることができる。
ここで、送風機１０の吹出し部１３の内径を例えば３００（ｍｍ）と仮定すると、吹出し部１３の開口面積Ｓａは、Ｓａ＝０．１５×０．１５×π＝０．０７（ｍ２）となる。したがって、送風機１０の吹出し部１３における液滴２を含んだ送風空気の見かけ上の電流密度は、噴霧量１（ｌ／ｍｉｎ）あたり０．０１５／０．０７＝０．２１４（ｍＡ／ｍ２）となる。
【００７７】
ノズル２０と対向電極３１との間で漏洩電流が流れていない場合には、上述したように、ノズル２０と接地９との間に流れる電流の値は、液滴２によって運ばれる単位時間あたりの電荷の量と等しい。そのため、ノズル２０と接地９との間に流れる電流の値を測定することで、液滴２によって運ばれる単位時間あたりの電荷の量を求めることができる。
さらに、全てのノズル２０に供給される液体の流量を測定することで、送風機１０の吹出し部１３における液滴２を含んだ送風空気の見かけ上の電流密度を、噴霧量１（ｌ／ｍｉｎ）あたりの値として求めることができる。
【００７８】
幾つかの実施形態に係る除塵装置１では、上述した（ａ）〜（ｃ）に挙げたパラメータの値の範囲等も考慮すれば、送風機１０の吹出し部１３における液滴２を含んだ送風空気の見かけ上の電流密度は、噴霧量１（ｌ／ｍｉｎ）あたり０．３（ｍＡ／ｍ２）以下としてもよいと考えられる。すなわち、ノズル２０と接地９との間を流れる電流は、ノズル２０と対向電極３１との間で漏洩電流が流れていない場合に、液滴２の噴射量１（ｌ／ｍｉｎ）あたり及び吹出し部１３の開口面積１（ｍ２）あたりで、０．３（ｍＡ／（ｍ２・ｌ／ｍｉｎ）以下としてもよいと考えられる。
【００７９】
このように、ノズル２０と対向電極３１との間で漏洩電流が流れないように対向電極３１の絶縁を確保することで、ノズル２０と接地９との間を流れる電流が液滴の噴射量１（ｌ／ｍｉｎ）あたり及び吹出し部１３の開口面積１（ｍ２）あたりで、０．３ミリアンペア／（ｍＡ／（ｍ２・ｌ／ｍｉｎ）以下であっても、例えば体育館や屋内競技場のような比較的広い空間や、屋外における大気中の微粒子を効果的に捕集できるように液滴を帯電できる。
【００８０】
（コロナ放電により液滴２に電荷を与える場合について）
上述の説明では、誘電分極によって液滴２に電荷を与える場合について説明した。そこで、仮に、コロナ放電により液滴２に電荷を与える場合には、どのような放電条件が必要となるのか、以下で検討する。
例えば、上述したように、液滴径が８０（μｍ）である１つの液滴に、電荷量Ｑｐ＝２．４１×１０−１３（Ｃ）の電荷を与えることができる条件について検討する。
【００８１】
静電気学会編、「静電気ハンドブック」オーム社、昭和５６年第１版第１刷、２６８頁―２６９頁によれば、電界帯電、及び、拡散帯電の式から計算すると、上述した電界強度（４．７（ｋＶ／ｃｍ））では、液滴径が８０（μｍ）である１つの液滴に２．４１×１０−１３（Ｃ）の電荷を与えることが困難であると考えられる。
液滴径が８０（μｍ）である１つの液滴に２．４１×１０−１３（Ｃ）の電荷を与えるためには、さらに高い電界強度が必要であり、概ね、電界強度が５．５（ｋＶ／ｃｍ）であり、電流密度が１０（ｍＡ／ｍ２）のエリアに、液滴を０．０１（ｓｅｃ）程度滞留させることが必要である。なお、ノズルからの液滴の噴射速度が上述したようにおおよそ５（ｍ／ｓｅｃ）から１０（ｍ／ｓｅｃ）程度であれば、コロナ放電を行うための一方の放電電極と他方の放電電極との間隔を５０〜１００（ｍｍ）に設定し、一方の放電電極側から他方の放電電極側に向かって液滴を噴射することで、上記滞留時間を確保できる。
【００８２】
なお、液滴を噴霧する断面において上記の電流密度（１０（ｍＡ／ｍ２））となることが必要である。例えば、上述した幾つかの実施形態に係る除塵装置１において、対向電極３１をコロナ放電を行うための一方の放電電極に置き換え、吹き出し部１３にコロナ放電を行うための他方の放電電極を配置した場合を想定する。この場合、放電電極間の領域のうち、少なくとも、吹出し部１３を送風方向の下流側から見たときに吹出し部１３が投影される領域において、上記の電流密度（１０（ｍＡ／ｍ２））となることが必要である。上述したように、吹出し部１３の内径を例えば３００（ｍｍ）と仮定すると、吹出し部１３の開口面積Ｓａは０．０７（ｍ２）となる。そのため、放電電極間に流れる電流値は、少なくとも、１０（ｍＡ／ｍ２）×０．０７（ｍ２）＝０．７（ｍＡ）となる。
【００８３】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００８４】
１  除塵装置
２  液滴
１０  送風機
１１  筐体
２０  ノズル
３０  電極部
３１  対向電極
３３  開口
４０  高電圧発生装置
５１  支持部
６０  方向変更装置
７１  掃気用ノズル
【図１】
2020065994.tif 000003
【図２】
2020065994.tif 000004
【図３】
2020065994.tif 000005
【図４】
2020065994.tif 000006
【図５】
2020065994.tif 000007
【図６】
2020065994.tif 000008
【図７】
2020065994.tif 000009