(57)【要約】【課題】人が存在する屋外空間や体育館やホールなどの比較的広い屋内空間の空気中から粒子状物質を好適に除去して空気を浄化する。【課題手段】空気浄化装置１００の通気路１１５は、下通気口１１３と上通気口１１４とを連通し、送風部１１８は、下通気口１１３及び上通気口１１４の一方が外部から空気を吸引する吸気口となり、下通気口１１３及び上通気口１１４の他方が外部へ空気を排出する排気口となるように、通気路１１５内に空気を流通させる。通気路１１５には、通気路１１５内を流通する空気中の粒子状物質を物理的に又は化学的に吸着する集塵部１１９が設けられる。下通気口１１３の総開口面積は、通気路１１５のうち空気が集塵部１１９を通過する領域の断面積よりも大きい。【選択図】図１
2020097007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部へ開口する１以上の下通気口と、
前記下通気口の上方で外部へ開口する上通気口と、
前記下通気口と前記上通気口とを連通する通気路と、
前記下通気口及び前記上通気口の一方が外部から前記通気路へ空気を吸引する吸気口となり、前記下通気口及び前記上通気口の他方が前記通気路から外部へ空気を排出する排気口となるように、前記通気路内に空気を流通させる送風部と、
前記通気路に設けられ、前記通気路内を流通する空気中の粒子状物質を物理的に又は化学的に吸着する集塵部と、を備え、
前記下通気口の総開口面積は、前記通気路のうち空気が前記集塵部を通過する領域の断面積よりも大きい
ことを特徴とする空気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空気浄化装置であって、
荷電水を散布する荷電水散布ユニットを備え、
前記荷電水散布ユニットは、前記吸気口の外部上方へ向けて荷電水を散布可能である
ことを特徴とする空気浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載の空気浄化装置であって、
前記集塵部は、洗浄水タンクから供給される水によって洗浄される電気集塵部であり、
前記洗浄水タンクと前記荷電水散布ユニットとの間には、荷電水として散布する水を前記洗浄水タンクから前記荷電水散布ユニットへ供給可能な配管が設けられている
ことを特徴とする空気浄化装置。
【請求項４】
請求項１に記載の空気浄化装置と、
荷電水を散布する荷電水散布ユニットを有し、前記空気浄化装置の周辺に配置される荷電水散布装置と、を備え、
前記荷電水散布ユニットは、前記吸気口の外部上方へ向けて荷電水を散布可能である
ことを特徴とする空気浄化設備。
【請求項５】
請求項１に記載の空気浄化装置の前記吸気口の外部上方へ向けて荷電水を散布する
ことを特徴とする空気浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中に浮遊する粒子状物質を空気中から除去するための空気浄化装置及び空気浄化設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路トンネル内の排気や換気を目的としたトンネル用の電気集塵装置が知られている。例えば特許文献１には、トンネル本坑内と連通する吸込口と吐出口を有した集塵ダクトに電気集塵機と送風機とを設けた装置が記載されている。電気集塵機と送風機が運転されると、トンネル本坑内の空気が吸込口より集塵ダクト内に吸込まれ、空気中の粉塵が電気集塵機によって捕集される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９５７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
粉塵など空気中に浮遊する粒子状物質の除去に対する要求はトンネル内に限られるものではなく、例えば都市中心部や屋内競技場のような人の集まる場所（空間）において、粒子状物質の除去による空気浄化が必要な場合がある。また、火山噴火による灰飛散等の大気汚染時には、テントやシェルターなどの閉空間（屋内空間）で空気中からの粒子状物質の除去が要求される。
【０００５】
しかし、人や物が集まる空間に特許文献１の装置を設置し、吸気口（吸込口）及び排気口（吹出口）のうち少なくとも一方の通気口を装置の設置面（地面や床面など）に近い低位置に配置すると、低位置の通気口を介した吸気又は排気が周囲の人や物に与える影響が懸念される。吸気又は排気が与える影響には、人が感じる風圧や風音のほか、地表付近で滞留している粒子状物質（煤塵や粉塵など）の飛散等が含まれる。
【０００６】
また、上記不都合は、吸気又は排気を低流速で行うことにより回避可能であるが、所望の捕集能力を得るためには集塵部の数を増加する必要があり、装置の大型化を招く。
【０００７】
そこで本発明は、人が存在する屋外空間や体育館やホールなどの比較的広い屋内空間の空気中から粒子状物質を好適に除去して空気を浄化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様は、外部へ開口する１以上の下通気口と、下通気口の上方で外部へ開口する上通気口と、下通気口と上通気口とを連通する通気路と、通気路内に空気を流通させる送風部と、通気路に設けられる集塵部とを備える空気浄化装置である。送風部は、下通気口及び上通気口の一方が外部から通気路へ空気を吸引する吸気口となり、下通気口及び上通気口の他方が通気路から外部へ空気を排出する排気口となるように、通気路内に空気を流通させる。集塵部は、通気路内を流通する空気中の粒子状物質を物理的に又は化学的に吸着する。下通気口の総開口面積は、通気路のうち空気が集塵部を通過する領域の断面積よりも大きい。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様の空気浄化装置であって、荷電水を散布する荷電水散布ユニットを備える。荷電水散布ユニットは、吸気口の外部上方へ向けて荷電水を散布可能である。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第２の態様の空気浄化装置であって、集塵部は、洗浄水タンクから供給される水によって洗浄される電気集塵部である。洗浄水タンクと荷電水散布ユニットとの間には、荷電水として散布する水を洗浄水タンクから荷電水散布ユニットへ供給可能な配管が設けられている。
【００１１】
本発明の第４の態様は、第１の態様の空気浄化装置と、空気浄化装置の周辺に設置される除塵装置とを備える空気浄化設備である。除塵装置は、荷電水を散布する荷電水散布ユニットを有する。荷電水散布ユニットは、吸気口の外部上方へ向けて荷電水を散布可能である。
【００１２】
本発明の第５の態様は、第１の態様の空気浄化装置の吸気口の外部上方へ向けて荷電水を散布する空気浄化方法である。
【００１３】
本発明の第６の態様は、前記第２又は第３の態様の空気浄化装置、或いは第４の対応の空気浄化設備であって、荷電水散布ユニットは、少なくとも１つのノズルと、電極部と、高電圧発生装置とを備える。
【００１４】
ノズルは、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。電極部は、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、対向電極は、ノズルが液滴を噴射する方向にノズルから離間して配置される。高電圧発生装置は、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ものである。
【００１５】
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。
【００１６】
上記構成によれば、ノズルによって比較的多量の液滴を生成できる。そして、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。
【００１７】
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。
【００１８】
また、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。
【００１９】
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。
【００２０】
本発明の第７の態様は、第６の態様の空気浄化装置又は空気浄化設備であって、ノズルは、液滴を円錐状に噴射するように構成される。ノズルと対向電極との関係は、ノズルにおける液滴の噴射位置から対向電極を含む平面と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、上記交点と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、ノズルが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。
【００２１】
上記構成によれば、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。
【００２２】
本発明の第８の態様は、第７の態様の空気浄化装置又は空気浄化設備であって、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、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。
【００２３】
上記構成によれば、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。
【００２４】
本発明の第９の態様は、第７又は第８の態様の空気浄化装置又は空気浄化設備であって、ノズルの噴射角度は、３０度以上１００度以下である。
【００２５】
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。
【００２６】
その点、上記構成によれば、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。
【００２７】
本発明の第１０の態様は、第６〜第９の態様の空気浄化装置又は空気浄化設備であって、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液滴を噴射可能に構成されている。
【００２８】
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。
【００２９】
その点、上記構成によって、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。
【００３０】
本発明の第１１の態様は、第６〜第１０の態様の空気浄化装置又は空気浄化設備であって、吹出し部を有し、液滴を含む空気を送風するための送風機をさらに備える。ノズル及び電極部は、送風機の筐体に取り付けられている。
【００３１】
上記構成によれば、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、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。
【００３２】
本発明の第１２の態様は、第６〜第１１の態様の空気浄化装置又は空気浄化設備であって、絶縁材によって構成され、電極部を支持する支持部と、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。
【００３３】
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。
【００３４】
本発明の第１３の態様は、第６〜第１２の態様の空気浄化装置又は空気浄化設備であって、電極部を支持する支持部をさらに備える。支持部は、撥水性の絶縁材によって構成され、又は絶縁材によって構成されて表面に撥水処理が施されている。
【００３５】
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。
【００３６】
本発明の第１４の態様は、第６〜第１３の態様の空気浄化装置又は空気浄化設備であって、吹出し部を有し、液滴を含む空気を送風するための送風機をさらに備える。ノズルは、送風機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。
【００３７】
上記構成によれば、複数のノズルから液滴を噴射することで、送風機から送風される空気の流れに液滴を均一に付与できる。
【００３８】
本発明の第１５の態様は、第６〜第１４の態様の空気浄化装置又は空気浄化設備であって、吹出し部を有し、液滴を含む空気を送風するための送風機と、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。
【００３９】
上記構成によれば、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。
【００４０】
本発明の第１６の態様は、第６〜第１５の態様の空気浄化装置又は空気浄化設備であって、吹出し部を有し、液滴を含む空気を送風するための送風機と、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。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送風方向を設定可能に構成されている。
【００４１】
上記構成によれば、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。
【００４２】
本発明の第１７の態様は、第１５又は第１６の態様の空気浄化装置又は空気浄化設備であって、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送風方向を設定可能に構成されている。
【００４３】
上記構成によれば、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。
【００４４】
本発明の第１８の態様は、第１５又は第１６の態様の空気浄化装置又は空気浄化設備であって、方向変更装置は、少なくとも１つの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可能に構成されている。
【００４５】
上記構成によれば、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】
【００４６】
本発明によれば、人が存在する屋外空間や体育館やホールなどの比較的広い屋内空間の空気中から粒子状物質を好適に除去して空気を浄化することできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空気浄化装置を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１の平断面図である。
【図３】図１の側面図である。
【図４】第１実施形態の変形例を模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る空気浄化装置を模式的に示す斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る空気浄化装置を模式的に示す斜視図である。
【図７】図６の側断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る空気浄化装置を模式的に示す側断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る空気浄化装置を模式的に示す斜視図である。
【図１０】第６実施形態の変形例を模式的に示す斜視図である。
【図１１】荷電水散布ユニットの他の形態例の外観を模式的に示す斜視図である。
【図１２】図１１の送風機の要部を送風方向の下流側から視た図である。
【図１３】図１１の要部の構成を模式的に示す側面図である。
【図１４】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１５】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１６】第１距離についてさらに説明するための図である。
【図１７】図１１の送風機の変形例の要部を送風方向の下流側から視た図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。以下の各実施形態では、大気などの空気中に浮遊する粒子状物質を空気中から除去して空気を浄化する空気浄化装置１００〜１０４又は空気浄化設備１０５，１０６について説明する。粒子状物質には、粒径が１０μｍ以下の浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）及び粒径が２．５μｍ以下のＰＭ２．５が含まれ、ＳＰＭには、煤塵や粉塵などが含まれる。空気浄化装置１００〜１０４及び空気浄化設備１０５，１０６は、大気を浄化するために人が存在する（集まる）屋外に設置されてもよく、室内の空気を浄化するために体育館やホールなどの比較的広い屋内に設置されてもよい。また、空気清浄装置１００〜１０４を車両などの移動物体に搭載してもよい。なお、図中の白抜きの矢印は、空気の流れ方向を示す。
【００４９】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る空気浄化装置１００を、図１〜図３を参照して説明する。
空気浄化装置１００は、高さが人の身長よりも高い比較的大型の構造物であり、電気集塵機（ＥＰ）によって構成された装置であって、所定の設置面（例えば地面や床面など）に載置される装置下部（ベース部）１１１と、装置下部１１１から上方へ延びる装置上部（タワー部）１１２とを備える。電気集塵の方式は乾式・湿式を問わず、何れの方式であってもよい。
【００５０】
装置下部１１１の周面（装置ケーシングの外周面）には、各々が横方向（鉛直方向と交叉する方向）を向いて装置外部へ開口する複数の下通気口１１３が設けられている。本実施形態の装置下部１１１は、４つの側面が周面を形成する矩形状であり、４つの側面のそれぞれに横長矩形状で略水平方向へ開口する下通気口１１３が設けられている。なお、装置下部１１１の形状は矩形状に限定されず、他の多角形状や円柱状などであってもよい。下通気口１１３の形状は横長矩形状に限定されず、他の形状であってもよい。また、下通気口１１３の数は４つに限定されず、１以上であればよい。
【００５１】
装置上部１１２の上面には、上方を向いて装置外部へ開口する上通気口１１４が設けられている。なお、上通気口１１４を装置上部１１２の側面に１又は複数設けてもよい。
【００５２】
空気浄化装置１００には、下通気口１１３と上通気口１１４とを連通する通気路１１５が設けられている。通気路１１５は、下通気口１１３と同数（４つ）の下通気路１１６と、１つの上通気路１１７とを有する。４つの下通気路１１６は装置下部１１１内に配置され、下通気路１１６の一端部は下通気口１１３とそれぞれ連通する。上通気路１１７は装置上部１１２の中央に配置されて上下方向に延び、上通気路１１７の一端部（上端部）は上通気口１１４と連通する。４つの下通気路１１６の他端部は、下通気路１１７の他端部（下端部）とそれぞれ連通する。
【００５３】
上通気路１１７には、通気路１１５内に空気を流通させるファン（送風部）１１８と、通気路１１６内を流通する空気中の粒子状物質を物理的に又は化学的に吸着する集塵部１１９とが設けられている。本実施形態の集塵部１１９は、クーロン力を利用して空気中の粒子状物質を吸着して集塵する電気集塵部であり、集塵極（図示省略）によって構成される。集塵部１１９には、集塵極とは別に放電極（図示省略）が設けられ、集塵極間を通過する空気中の粒子状物質を放電極からのコロナ放電によって集塵極に付着させる。
【００５４】
ファン１１８と集塵部１１９とは、下通気口１１３から上通気口１１４までの範囲内に設置され、両者の位置関係は、どちらが前流側（上流側）であってもよい。ファン１１８による空気の流通方向は、下通気口１１３から上通気口１１４へ向かう（上通気路１１７を上方へ流れる）ように設定されている。これにより、４つの下通気口１１３が外部から通気路１１５へ空気を吸引する吸気口となり、上通気口１１４が通気路１１５から外部へ空気を排出する排気口となる。装置外部の空気は、４つの下通気口１１３から下通気路１１６へ流入して上通気路１１７の下端部で合流し、集塵部１１９を通過して、上通気口１１４から装置外部へ排出される。
【００５５】
本実施形態の空気浄化装置１００は、装置外部の空気（例えば汚染大気）を、地上付近の装置側面の複数（４箇所）の下通気口１１３からファン１１８によって吸引して装置中央の集塵部１１９に所定の流速で通過させることにより、空気に同伴する粒子状物質（例えば大気中煤塵）を集塵部１１９で捕集し、浄化空気を装置上面の上通気口１１４から排出する。集塵部１１９における空気の通過速度（上記所定の速度）は、所望の捕集能力（単位時間当たりに吸着する粒子状物質の量）を得ることが可能な流速（例えば８ｍ／ｓｅｃ〜１３ｍ／ｓｅｃ）に設定される。
【００５６】
４つの下通気口１１３の総開口面積ＳＡは、集塵部１１９の有効流通断面積ＳＢよりも大きく設定されている。集塵部１１９の有効流通断面積ＳＢとは、通気路１１５のうち空気が集塵部１１９を通過する領域の断面積（空気の流通方向と直交する断面の面積）である。ｎ個の下通気口１１３を設けた場合、下通気口１１３の総開口面積ＳＡは下通気口１１３の各開口面積（ＳＡ１、ＳＡ２、・・・、ＳＡｎ）の総和（ＳＡ＝ＳＡ１＋ＳＡ２＋・・・＋ＳＡｎ）であり、下通気口１１３の総開口面積ＳＡと集塵部１１９の有効流通断面積ＳＢとの間には、ＳＡ＞ＳＢの関係が成立する。
【００５７】
なお、集塵部１１９の数は１つに限定されず、図４に示す空気浄化装置１０１のように複数（図４の例では２つ）の集塵部１１９を並設してもよい。ｎ個の集塵部１１９を並設した場合、集塵部１１９の有効流通断面積ＳＢは集塵部１１９の各有効流通断面積（ＳＢ１、ＳＢ２、・・・、ＳＢｎ）の総和（ＳＢ＝ＳＢ１＋ＳＢ２＋・・・＋ＳＢｎ）であり、総開口面積ＳＡは集塵部１１９の有効流通断面積ＳＢよりも大きく設定される。
【００５８】
本実施形態によれば、装置外部の空気を複数面（複数の下通気口１１３）から吸引し、装置中央の集塵部１１９に集め、人や建築物の存在しない装置上方の上通気口１１４から全量を排気する。下通気口１１３の総開口面積ＳＡが集塵部１１９の有効流通断面積ＳＢよりも大きいので、所望の集塵能力が得られる（集塵性能を満たし、かつ集塵部１１９の数が増えすぎない）ように集塵部１１９を通過する空気の流速を高流速に設定した場合であっても、下通気口１１３から吸引する空気の流通速度を周囲に与える影響が少ない低流速（例えば３ｍ／ｓｅｃ未満）に抑えることができる。したがって、浄化する空気量（処理空気量）を低下させることなく、集塵部１１９の数を最小限に抑えて装置サイズのコンパクト化を図りつつ、周囲の人や物に影響が少ない空気浄化装置１００を得ることができる。
【００５９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図５を参照して説明する。本実施形態の空気浄化装置１０２は、第１実施形態の吸引方向と排気方向とを逆にしたものであり、他の構成等については第１実施形態の空気浄化装置１００と共通するため、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【００６０】
本実施形態では、ファン１１８による空気の流通方向は、上通気口１１４から下通気口１１３へ向かう（上通気路１１７を下方へ流れる）ように設定されている。これにより、上通気口１１４が外部から通気路１１５へ空気を吸引する吸気口となり、４つの下通気口１１３が通気路１１５から外部へ空気を排出する排気口となる。装置外部の空気は、上通気口１１４から上通気路１１７へ流入し、集塵部１１９を通過して上通気路１１７の下端部で分岐して、４つの下通気口１１３から装置外部へ排出される。４つの下通気口１１３の総開口面積ＳＡは、第１実施形態と同様に、集塵部１１９の有効流通断面積ＳＢよりも大きく設定されている。
【００６１】
本実施形態によれば、装置外部の空気を装置上方の上通気口１１４から吸引し、装置中央の集塵部１１９を通過させた後に分岐して、複数面（複数の下通気口１１３から全量を排気する。下通気口１１３の総開口面積ＳＡが集塵部１１９の有効流通断面積ＳＢよりも大きいので、所望の集塵能力が得られる（集塵性能を満たし、かつ集塵部１１９の数が増えすぎない）ように集塵部１１９を通過する空気の流速を高流速に設定した場合であっても、下通気口１１３から排出する空気の流通速度を周囲に与える影響が少ない低流速（例えば３ｍ／ｓｅｃ未満）に抑えることができる。
【００６２】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図６及び図７を参照して説明する。本実施形態の空気浄化装置１０３は、第１実施形態の空気浄化装置１００の装置上部１１２の上部外面（装置ケーシングの上部）に、吸気口の外部上方に向けて荷電水を散布可能な荷電水散布ユニット１２０の荷電水散布部１２１を設置したものであり、他の構成等については第１実施形態の空気浄化装置１００と共通するため、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【００６３】
荷電水散布ユニット１２０は、荷電水散布部１２１と高電圧発生装置１２２と散布水タンク１２３とを備え、荷電水散布部１２１は、複数の導電性のノズル１２４と電極部１２５と送風機１２６とを有する。なお、図７では、複数のノズル１２４を１つの集合体として表示している。
【００６４】
集塵部１１９は電気集塵部であり、装置内部には洗浄用の水を貯留する洗浄水タンク１２７を含む補機１２８が設けられている。洗浄水タンク１２７内の水は、集塵部１１９の洗浄時に洗浄水供給管（図示省略）を介して集塵部１１９へ供給される。散布水タンク１２３は装置内部に配置され、散布水タンク１２３内の水は、散布水第１供給管１２９を介してノズル１２４に供給される。また、洗浄水タンク１２７と荷電水散布ユニット１２０との間には、荷電水として散布する水を洗浄水タンク１２７からノズル１２４へ供給可能な散布水第２供給管（配管）１３０が設けられている。
【００６５】
ノズル１２４は、供給された水を噴霧（液滴を噴射）する。電極部１２５は、ノズル１２４が液滴を噴射する方向に配置され、液滴が通過する際に帯電を行う。高電圧発生装置１２２は、電極部１２５に高電圧を印加する。送風機１２６は、ノズル１２４から噴射され電極部１２５によって帯電された液滴（荷電水の液滴）２を広域に飛散させる。
【００６６】
このように、荷電水散布ユニット１２０（荷電水散布部１２１）は、装置側面（装置ケーシングの外周面）の外側へ荷電水を広範囲に散布可能に構成され、その散布可能範囲には、吸気口である下通気口１１３の外部上方が含まれる。荷電水散布部１２１から噴霧された荷電水の液滴２の少なくとも一部は、静電気力によって空気中の粒子状物質（例えば大気煤塵）３を吸着した後、下通気口１１３から吸引される。
【００６７】
なお、排気口である上通気口１１４から荷電水散布部１２１へ排気の一部又は全部を導入する排気ダクト１３１を設け、上通気口１１４からの排気を荷電水の散布のために用いてもよい。排気ダクト１３１を設けて排気を再利用することにより、送風機の能力低減や省略が可能となり、装置の小型化を図ることができる。
【００６８】
また、複数の下通気口１１３の１つの下通気口１１３に対応して１つの荷電水散布部１２１を設けてもよく、複数又は全部の下通気口１１３に対応して複数の荷電水散布部１２１を設けてもよい。また、荷電水の散布範囲を拡大させるために、荷電水散布部１２１を可動（回転を含む）させてもよい。
【００６９】
散布された荷電水の液滴２に吸着した粒子状物質３は、そのまま落下すると地面に残り再飛散してしまうが、本実施形態では液滴２及び付随する粒子状物質３の少なくとも一部は、下通気口１１３から吸引され、装置内部にて浄化処理されるため、粒子状物質３の再飛散を抑制することができる。
【００７０】
集塵部１１９による電気集塵では、粗粒径になる（粒径が大きくなる）ほど集塵性能が高くなる。例えばＰＭ２．５の粒径が概ね３μｍ以下であるのに対し、荷電水の液滴（帯電液滴）２の粒径は１０〜３００μｍと大きい。また，荷電水の液滴２に吸着した粒子状物質３同士が合体して本来の粒径より大きくなることも推測される。したがって、帯電液滴２に吸着した粒子状物質３は、大気中に存在していた状態よりも粒径が大きくなる。このため、集塵部１１９での捕集率が上昇する。すなわち，電気集塵単体で浄化処理する場合や荷電水散布単体で浄化処理する場合に比べて、粒子状物質の除去効率及び除去速度を向上させることができる。
【００７１】
また、洗浄水タンク１２７内の水をノズル１２４へ供給可能な散布水第２供給管１３０を設けているので、散布水タンク１２３の小容量化や省略が可能となる。
【００７２】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について、図８を参照して説明する。本実施形態の空気浄化装置１０４は、第２実施形態の空気浄化装置１０２の装置上部１１２の上部外面（装置ケーシングの上部）に、吸気口の外部上方に向けて荷電水を散布可能な荷電水散布ユニット１２０の荷電水散布部１２１を設置したものであり、荷電水散布ユニット１２０の基本的な構成については第３実施形態と共通し、他の構成等については第２実施形態の空気浄化装置１０２と共通するため、第２実施形態及び第３実施形態と同様の構成については同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【００７３】
荷電水散布ユニット１２０（荷電水散布部１２１）は、装置上面（装置ケーシングの上面）の上方へ荷電水を広範囲に散布可能に構成され、その散布可能範囲には、吸気口である上通気口１１４の外部上方が含まれる。荷電水散布部１２１から噴霧された荷電水の液滴２の少なくとも一部は、静電気力によって空気中の粒子状物質（例えば大気煤塵）３を吸着した後、上通気口１１４から吸引される。
【００７４】
排気口である下通気口１１３から荷電水散布部１２１へ排気の一部又は全部を導入する排気ダクト１３２を設け、下通気口１１３からの排気を荷電水の散布のために用いてもよい。
【００７５】
散布された荷電水の液滴２に吸着した粒子状物質３の少なくとも一部は、上通気口１１４から吸引され、装置内部にて浄化処理されるため、粒子状物質３の再飛散を抑制することができる。帯電液滴２に吸着した粒子状物質３は、大気中に存在していた状態よりも粒径が大きくなるので、集塵部１１９での捕集率が上昇する。また、洗浄水タンク１２７内の水をノズル１２４へ供給可能な散布水第２供給管１３０を設けているので、散布水タンク１２３の小容量化や省略が可能となる。
【００７６】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について、図９を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態の空気浄化装置１００と、第３実施形態の荷電水散布ユニット１２０を有する荷電水散布装置１４０（荷電水散布ユニット１２０と同様に構成された荷電水散布装置１４０を含む）とを備えた空気浄化設備１０５である。換言すると、第３実施形態の空気浄化装置１０３から荷電水散布ユニット１２０を分離し、別の装置の荷電水散布装置１４０として空気浄化装置１００の周辺に設置したものである。
【００７７】
荷電水散布装置１４０は、第３実施形態と同様に構成された荷電水散布部１２１を有し、空気清浄装置１００の周辺の構造物１４２に設置される。空気浄化装置１００に対する荷電水散布装置１４０の設置場所は、散布した荷電水の少なくとも一部が空気浄化装置１００の吸気口から吸引され得る範囲内であること、及び吸気口よりも上方である（吸気口よりも高い）ことが好ましい。荷電水散布部１２１は、少なくとも吸気口である下通気口１１３の外部上方に向けて荷電水を散布する。荷電水の散布範囲を拡大させるために、荷電水散布部１２１を複数設けてもよく、荷電水散布部１２１を可動（回転を含む）させてもよい。
【００７８】
本実施形態によれば、荷電水の散布可能範囲（高さ方向を含む空間）が空気浄化装置１００に規定されず、任意に設定可能であるため、より高高度で広範囲の粒子状物質を除去対象とすることができる。
【００７９】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について、図１０を参照して説明する。本実施形態は、第２実施形態の空気浄化装置１０２と、第３実施形態の荷電水散布ユニット１２０（第５実施形態の荷電水散布装置１４０）と同様に構成された荷電水散布装置１４０とを備えた空気浄化設備１０６である。換言すると、第４実施形態の空気浄化装置１０４から荷電水散布ユニット１２０を分離し、別の装置の荷電水散布装置１４０として空気浄化装置１０２の周辺に設置したものである。荷電水散布部１２１は、少なくとも吸気口である上通気口１１４の外部上方に向けて荷電水を散布する。
【００８０】
本実施形態によれば、第５実施形態と同様に、より高高度で広範囲の粒子状物質を除去対象とすることができる。
【００８１】
［荷電水散布ユニットの他の形態例］
次に、第３実施形態〜第６実施形態の荷電水散布ユニット１２０の他の形態例について、図１１〜図１７を参照して説明する。なお、本説明では、荷電水散布ユニットを除塵装置１と称する。
【００８２】
図１１は、本形態例に係る除塵装置１の外観を模式的に示した斜視図である。図１２は、本形態例に係る除塵装置１を後述する送風機１０の送風方向の下流側から視た図であり、要部について示している。図１３は、本形態例に係る除塵装置１の側面図であり、要部の構成を模式的に示している。
【００８３】
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。
【００８４】
送風機１０は、後述するノズル２０が噴射した液滴２（図１３参照）を含む空気を送風するための送風機である。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１３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。
【００８５】
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。本形態例では、ノズル２０に供給される液体は、例えば水である。
【００８６】
本形態例では、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。
【００８７】
本形態例では、ノズル２０は、複数設けられている。図１１、図１２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。本形態例では、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。
【００８８】
本形態例に係るノズル２０は、液滴２を円錐状に噴射するように構成されている。本形態例に係るノズル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、本形態例に係るノズル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。
【００８９】
本形態例に係るノズル２０は、接地９に接続されている。具体的には、本形態例に係るノズル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。
【００９０】
電極部３０は、複数の対向電極３１と、これら複数の対向電極３１を支持する電極支持部材３５とを含む。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。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。
【００９１】
本形態例では、１つのノズル２０に対して、１つの対向電極３１が設けられている。電極部３０では、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。電極部３０では、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、電極部３０は、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。
【００９２】
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。本形態例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。
【００９３】
本形態例に係る除塵装置１では、送風機１０は、図１１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、本形態例に係る除塵装置１では、送風機１０は、図１１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、本形態例に係る除塵装置１では、送風機１０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。
【００９４】
このように構成される除塵装置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、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。
【００９５】
また、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（荷電水の液滴）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。
【００９６】
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。
【００９７】
（液滴２の帯電メカニズムについて）
ここで、本形態例に係る除塵装置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１４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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
このように、本形態例に係る除塵装置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。
【０１０１】
（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、本形態例では、ノズル２０によって比較的多量の液滴２を生成できる。
【０１０２】
したがって、本形態例に係る除塵装置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。
【０１０３】
本形態例に係る除塵装置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。
【０１０４】
したがって、本形態例に係る除塵装置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。
【０１０５】
また、本形態例に係る除塵装置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。
【０１０６】
したがって、本形態例に係る除塵装置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。
【０１０７】
また、本形態例に係る除塵装置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。
【０１０８】
すなわち、上述したように、本形態例に係る除塵装置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。
【０１０９】
図１５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。
【０１１０】
本形態例に係る除塵装置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、本形態例に係る除塵装置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。
【０１１１】
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）
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
（第１距離Ｌ１について）
図１６は、第１距離Ｌ１についてさらに説明するための図である。
【０１１８】
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よい。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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を決めるのがよい。なお、印加電圧Ｖ０は、５（ｋＶ）以上８０（ｋＶ）以下とするとよい。
【０１２１】
本形態例に係る除塵装置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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
（液滴径について）
本形態例に係るノズル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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
その点、本形態例では、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。
【０１２６】
本形態例に係る除塵装置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。
【０１２７】
また、本形態例に係る除塵装置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。
【０１２８】
図１７は、さらに他の形態例に係る除塵装置を送風機の送風方向の下流側から視た図であり、要部について示している。さらに他の形態例に係る除塵装置１では、上述した本形態例に係る除塵装置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１７に示したさらに他の形態例に係る除塵装置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１７に示したさらに他の形態例に係る除塵装置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。
【０１２９】
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１７に示したさらに他の形態例に係る除塵装置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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
なお、図１２及び図１７に示した本形態例において、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。
【０１３２】
本形態例に係る除塵装置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１０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から送風される空気の流れに液滴２を均一に付与できる。
【０１３３】
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。
【０１３４】
本形態例に係る除塵装置１では、送風機１０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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
本形態例に係る除塵装置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。
【０１３７】
本形態例に係る除塵装置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。
【０１３８】
本形態例に係る除塵装置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、本形態例に係る除塵装置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、本形態例に係る除塵装置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。
【０１３９】
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から送風される空気の流れに液滴２を効率よく付与できる。
【０１４０】
（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、本形態例に係る除塵装置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。
【０１４１】
なお、本形態例に係る除塵装置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。
【０１４２】
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）
【０１４３】
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）
【０１４４】
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）
【０１４５】
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）
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
本形態例に係る除塵装置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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
（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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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、上述した本形態例に係る除塵装置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視たときに吹出し部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。
【０１５４】
なお、本発明は、一例として説明した上述の実施形態及び変形例に限定されることはなく、上述の実施形態等以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１５５】
１：除塵装置（荷電水散布ユニット）
２：液滴
３：粒子状物質
１０，１２６：送風機
１１：筐体
２０，１２４：ノズル
３０，１２５：電極部
３１：対向電極
３３：開口
４０，１２２：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
１００，１０１，１０２，１０３，１０４：空気浄化装置
１０５，１０６：空気浄化設備
１１１：装置下部
１１２：装置上部
１１３：下通気口
１１４：上通気口
１１５：通気路
１１６：下通気路
１１７：上通気路
１１８：ファン（送風部）
１１９：集塵部
１２０：荷電水散布ユニット
１２１：荷電水散布部
１２３：散布水タンク
１２７：洗浄水タンク
１２８：補機
１２９：散布水第１供給管
１３０：散布水第２供給管（配管）
１３１，１３２：排気ダクト
１４０：荷電水散布装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2020097007.tif 000015
【図１４】
2020097007.tif 000016
【図１５】
2020097007.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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