(57)【要約】【課題】電極への粒子の付着を抑制しつつ流体からの粒子の分離効率を向上する粒子分離装置等を提供する。【解決手段】気体等の流体から帯電粒子９０ｐを分離する粒子分離装置１００は、帯電粒子９０ｐを含む流体が流れる経路に配置される第一電極１０及び第二電極２０と、第一電極１０及び第二電極２０に電位を印加する電位生成回路４とを備える。第一電極１０及び第二電極２０はそれぞれ、流体が流れる方向と異なる方向に配列された複数の電極要素１１及び２１を含む。電位生成回路４は、帯電粒子９０ｐを第一方向に搬送する第一搬送電界と、帯電粒子９０ｐを第一方向と異なる第二方向に搬送する第二搬送電界とを生成するように、複数の電極要素１１及び２１に電位を生成する。第一方向及び第二方向は、流体が流れる方向と異なる。【選択図】図２
2018140320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電粒子を含む流体から前記帯電粒子を分離する粒子分離装置であって、
前記帯電粒子を含む流体が流れる経路に配置される電極と、
前記電極に電位を印加する電位生成回路とを備え、
前記電極は、前記流体が流れる方向と異なる方向に配列された複数の電極要素を含み、
前記電位生成回路は、前記帯電粒子を第一方向に搬送する第一搬送電界と、前記帯電粒子を前記第一方向と異なる第二方向に搬送する第二搬送電界とを生成するように、前記複数の電極要素に電位を生成し、
前記第一方向及び前記第二方向は、前記流体が流れる方向と異なる
粒子分離装置。
【請求項２】
前記電位生成回路は、前記流体の流れの中に、前記帯電粒子が収集された収集流路部分と、前記帯電粒子が分離された分離流路部分とを、前記複数の電極要素の配列方向に並んで形成するように、前記第一搬送電界及び前記第二搬送電界を生成する
請求項１に記載の粒子分離装置。
【請求項３】
前記流体の流れの方向で、前記電極の下流に配置された排出部をさらに備え、
前記排出部は、互いに仕切られた収集排出路及び分離排出路を含み、
前記収集排出路は、前記収集流路部分に連通し、
前記分離排出路は、前記分離流路部分に連通する
請求項２に記載の粒子分離装置。
【請求項４】
前記電位生成回路は、複数の前記収集流路部分と複数の前記分離流路部分とを形成し、
前記排出部は、
前記複数の収集流路部分のそれぞれに連通する複数の前記収集排出路と、
前記複数の収集排出路を集約する第一集約排出路と、
前記複数の分離流路部分のそれぞれに連通する複数の前記分離排出路と、
前記複数の分離排出路を集約する第二集約排出路とを含む
請求項３に記載の粒子分離装置。
【請求項５】
前記複数の電極要素はそれぞれ、前記流体が流れる方向に延び、
前記複数の電極要素は、複数の前記電極要素を含む第一電極要素群と、複数の前記電極要素を含み且つ前記第一電極要素群と隣り合う第二電極要素群とを含み、
前記電位生成回路は、前記第一電極要素群に前記第一搬送電界を生成させ、前記第二電極要素群に前記第二搬送電界を生成させる
請求項１〜４のいずれか一項に記載の粒子分離装置。
【請求項６】
前記電位生成回路は、
前記第一電極要素群の前記複数の電極要素に、前記複数の電極要素の間で位相をずらした電位を生成し、
前記第二電極要素群の前記複数の電極要素に、前記複数の電極要素の間で位相をずらした電位を生成する
請求項５に記載の粒子分離装置。
【請求項７】
前記電極は、前記複数の電極要素を覆う絶縁膜を備える
請求項１〜６のいずれか一項に記載の粒子分離装置。
【請求項８】
対向して配置される複数の前記電極を備える
請求項１〜７のいずれか一項に記載の粒子分離装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の粒子分離装置を備える
換気装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の粒子分離装置を備える
空気清浄機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子分離装置、並びに、粒子分離装置を備える換気装置及び空気清浄機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気等の流体中の粒子を帯電させて流体から粒子を分離する粒子分離装置が提案されている。例えば、特許文献１には、高圧電極板と集塵電極板との間に発生させた電界により、ガス中に含まれるイオン化塵埃を集塵電極板に付着させるように構成された装置が記載されている。この装置は、装置の運転中又は運転終了後の清掃期間において、集塵電極板に電界カーテンを発生させて、集塵電極板に付着した塵埃を除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−９９３５６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に記載される装置では、ガスから分離させた塵埃を集塵電極板に付着させることを前提としている。例えば、ＰＭ２．５（粒径２．５μｍ以下の粒子状物質）等の粒径１０μｍ（マイクロメートル）以下の粒子のような微細な塵埃は、集塵電極板に付着すると、その付着力が強い。さらに、このような微細な塵埃が、水分又は油分を含む場合には、その付着力がさらに強くなる。このため、電界カーテンによる塵埃の除去が困難になる可能性がある。
【０００５】
本発明は、電極への塵埃等の粒子の付着を抑制しつつ流体からの粒子の分離効率を向上する粒子分離装置、換気装置及び空気清浄機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る粒子分離装置は、帯電粒子を含む流体から前記帯電粒子を分離する粒子分離装置であって、前記帯電粒子を含む流体が流れる経路に配置される電極と、前記電極に電位を印加する電位生成回路とを備え、前記電極は、前記流体が流れる方向と異なる方向に配列された複数の電極要素を含み、前記電位生成回路は、前記帯電粒子を第一方向に搬送する第一搬送電界と、前記帯電粒子を前記第一方向と異なる第二方向に搬送する第二搬送電界とを生成するように、前記複数の電極要素に電位を生成し、前記第一方向及び前記第二方向は、前記流体が流れる方向と異なる。
【０００７】
本発明の一態様に係る換気装置は、粒子分離装置を備える。
【０００８】
本発明の一態様に係る空気清浄機は、粒子分離装置を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る粒子分離装置等によれば、電極への粒子の付着を抑制しつつ流体からの粒子の分離効率を向上することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態に係る粒子分離装置の機能的な構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る粒子分離装置の全体構成の一例を示す斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る粒子分離装置の配置例を示す側面図である。
【図４】図４は、図２の第一電極及び第二電極を側方から見た図である。
【図５】図５は、第一電極、第二電極及び電極要素に垂直な面に沿った第一電極及び第二電極の断面図である。
【図６】図６は、図４の第一電極を拡大した側面図である。
【図７】図７は、図４の第二電極を拡大した側面図である。
【図８】図８は、図１の電位生成回路の回路構成を示す概略的な回路図である。
【図９】図９は、図２の排出部の構成を示す断面側面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、電極要素群の動作を示す図５と同様の断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、電極要素群の動作を示す図５と同様の断面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、電極要素群の動作を示す図５と同様の断面図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、電極要素群の動作を示す図５と同様の断面図である。
【図１１】図１１は、電位生成回路が出力する電位波形の一例を示すタイミングチャートである。
【図１２Ａ】図１２Ａは、図１０Ａ〜図１０Ｄとは別の電極要素群の動作を示す図５と同様の断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１０Ａ〜図１０Ｄとは別の電極要素群の動作を示す図５と同様の断面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、図１０Ａ〜図１０Ｄとは別の電極要素群の動作を示す図５と同様の断面図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、図１０Ａ〜図１０Ｄとは別の電極要素群の動作を示す図５と同様の断面図である。
【図１３】図１３は、実施の形態に係る粒子分離装置における気体中の粒子の流れを示す側面図である。
【図１４】図１４は、実施の形態に係る粒子分離装置が適用される換気装置の一例の外観図である。
【図１５】図１５は、実施の形態に係る粒子分離装置が適用される空気清浄機の一例の外観図である。
【図１６】図１６は、実施の形態に係る粒子分離装置が適用されるエアコンディショナの一例の外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施の形態に係る粒子分離装置等について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ（工程）、並びに、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の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。
【００１２】
また、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、同じ構成部材については同じ符号を付している。また、以下の実施の形態の説明において、略平行、略直交のような「略」を伴った表現が、用いられる場合がある。例えば、略平行とは、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。他の「略」を伴った表現についても同様である。
【００１３】
［実施の形態］
［１．粒子分離装置の構成］
実施の形態に係る粒子分離装置１００の構成を説明する。図１〜図３を参照すると、粒子分離装置１００の概略的な構成が示されている。なお、図１は、実施の形態に係る粒子分離装置１００の機能的な構成の一例を示す機能ブロック図である。図２は、実施の形態に係る粒子分離装置１００の全体構成の一例を示す斜視図である。図３は、実施の形態に係る粒子分離装置１００の配置例を示す側面図である。
【００１４】
実施の形態に係る粒子分離装置１００は、気体等の流体中の粒子を帯電させ、帯電した粒子である帯電粒子を流体から分離する。粒子を分離すべき流体は、液体であっても気体であってもよいが、本実施の形態では、粒子を分離すべき流体が気体である、具体的には空気であるとして、説明する。粒子分離装置１００は、気体の経路内に配置される。例えば、粒子分離装置１００は、換気装置の一部として、換気システムにおける給気ダクト内等に設置され、給気ダクトに流入する気体中の粒子の少なくとも一部を除去して、清浄化された気体を吐出する。
【００１５】
図１に示されるように、粒子分離装置１００は、機能的には、気体中の帯電粒子を分離する分離部１と、気体中の粒子を帯電させる帯電部２と、帯電部２等に電力を供給する電源回路３と、分離部１に電位を生成する電位生成回路４とを備える。さらに、図２に示されるように、構造的には、粒子分離装置１００では、気体の流れの方向における帯電部２の下流に、分離部１が配置される。さらに、粒子分離装置１００は、分離部１の下流に、分離部１での粒子分離後の気体を排出する排出部５０を備える。例えば、図３に示すように、分離部１及び帯電部２は、筒状の筐体６０内に一列に配置される。本実施の形態では、筐体６０は、直線的な矩形筒の形状を有しているが、屈曲、湾曲等を含む線形であってもよく、円形、楕円形、長円形、多角形等の矩形以外の断面形状を有してもよい。筐体６０の流入口６１の近傍に、帯電部２が配置され、流出口６２の近傍に、分離部１が配置される。さらに、排出部５０は、流出口６２に連通するように、筐体６０の下流に配置される。そして、気体は、筐体６０の軸方向に、流入口６１から流出口６２へ筐体６０内を流れ、排出部５０に流出する。気体は、粒子分離装置１００の外部に配置された送風機等によって、筐体６０内に導入されてもよい。なお、送風機は筐体６０の内部に配置されてもよい。
【００１６】
ここで、図２以降の各図において、筐体６０内で気体が流れる方向をＺ軸方向としている。本実施の形態では、Ｚ軸方向正方向に気体が流れる。Ｚ軸に垂直な鉛直方向をＹ軸方向とし、下方から上方に向かう方向を、Ｙ軸正方向としている。Ｙ軸及びＺ軸に垂直な水平方向をＸ軸方向としている。上記鉛直方向及び水平方向は、筐体６０及び粒子分離装置１００が配置される向きを制限しない。筐体６０及び粒子分離装置１００は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向をいかなる向きにして配置されてもよい。
【００１７】
図１〜図３を参照すると、帯電部２は、粒子分離装置１００つまり筐体６０に流入する気体中の粒子９０を帯電させる。帯電部２は、互いに対向して配置された高電位電極３０と低電位電極４０とを備える。本実施の形態では、帯電部２は、高電位電極３０と低電位電極４０との間でコロナ放電を発生することによって、放電空間中を通過する粒子９０の大部分を正に帯電させる。このように、帯電部２は正に帯電した帯電粒子９０ｐを生成する。なお、帯電部２は、粒子９０を負に帯電させることによって、負に帯電した帯電粒子を生成してもよい。
【００１８】
高電位電極３０は、低電位電極４０よりも高い電位が印加され、この電位差に起因して、高電位電極３０と低電位電極４０との間で放電を発生する。高電位電極３０は、例えばステンレス、タングステン等の導電性金属で構成され、電界が集中するように、本実施の形態では、細長い棒状の形状を有する。なお、高電位電極３０は、平板等のいかなる形状を有してもよい。低電位電極４０は、例えばステンレス、アルミニウム等の導電性金属で構成される。本実施の形態では、低電位電極４０は、平板状の形状を有するが、いかなる形状でもよく、高電位電極３０と対向する形状及び寸法を有することが、好ましい。
【００１９】
複数の低電位電極４０が、互いに対向して、具体的には、互いに略平行に、Ｘ軸方向に並んで配置されている。さらに、複数の低電位電極４０は、ＹＺ平面と略平行に配置され、これらの間にＺ軸方向の気体の流路を形成する。つまり、各低電位電極４０は、その主面が気体の流れの方向に沿うように配置される。また、複数の高電位電極３０が、低電位電極４０の間で、低電位電極４０の主面と略平行に且つ対向して配置されている。各高電位電極３０は、Ｙ軸方向を軸方向として配置される。高電位電極３０と低電位電極４０との間の距離は、例えば１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。高電位電極３０には、例えば５ｋＶ〜１０ｋＶ程度の電位が印加され、低電位電極４０は接地される。
【００２０】
図１〜図３を参照すると、分離部１は、帯電部２を通過後の気体中の帯電粒子を気体から分離する。本実施の形態では、分離部１は、正に帯電した帯電粒子９０ｐを気体から分離する。分離部１は、複数の第一電極１０及び第二電極２０を備える。板状の第一電極１０及び第二電極２０は、互いに対向して、具体的には、互いに略平行に、Ｘ軸方向に並んで配置されている。複数の第一電極１０及び第二電極２０は、Ｘ軸方向に交互に配置されている。複数の第一電極１０及び第二電極２０は、低電位電極４０と同様の向きで、ＹＺ平面と略平行に配置され、これらの間にＺ軸方向の気体の流路を形成する。つまり、第一電極１０及び第二電極２０のそれぞれは、その主面が気体の流れの方向に沿うように配置される。よって、低電位電極４０の間を通過した気体は、第一電極１０及び第二電極２０の間に、スムーズに流入する。第一電極１０と第二電極２０との間の距離は、例えば２〜４ｍｍ程度である。ここで、第一電極１０及び第二電極２０は、電極の一例である。
【００２１】
図４〜図７を参照して、第一電極１０及び第二電極２０の詳細な構成を説明する。なお、図４は、図２の第一電極１０及び第二電極２０を側方から見た図である。図５は、第一電極１０及び第二電極２０並びに電極要素１１及び２１に垂直な鉛直面に沿った第一電極１０及び第二電極２０の断面図である。図６は、図４の第一電極１０を拡大した側面図である。図７は、図４の第二電極２０を拡大した側面図である。第一電極１０及び第二電極２０は、帯電粒子９０ｐを気体から分離するための電界である搬送電界を生成する電極である。
【００２２】
第一電極１０は、基板１２と、基板１２上に実装された複数の電極要素１１と、複数の電極要素１１を覆う絶縁膜１３とを備えている。本実施の形態では、絶縁膜１３は、基板１２の全体を覆うが、これに限定されず、複数の電極要素１１を少なくとも覆う構成であってもよい。第二電極２０は、基板２２と、基板２２上に実装された複数の電極要素２１と、複数の電極要素２１を覆う絶縁膜２３とを備えている。本実施の形態では、絶縁膜２３は、基板２２の全体を覆うが、これに限定されず、複数の電極要素２１を少なくとも覆う構成であってもよい。このような絶縁膜１３及び２３は、複数の電極要素１１及び２１のうちの隣り合う電極要素同士を電気的に絶縁し、例えば、帯電粒子が電極要素上に付着し堆積した場合においても、帯電粒子を介して電極要素同士が短絡することを抑制する。絶縁膜１３及び２３を構成する材料は、公知の電気的な絶縁材料の中から適宜選択される。基板１２及び２２はそれぞれ、第一電極１０及び第二電極２０の基材である。基板１２及び２２は、例えばセラミックス、ガラスエポキシ等を主成分として含むプリント基板である。本実施の形態では、基板１２及び２２は、矩形形状を有しているが、任意の形状を有してもよい。また、本実施の形態では、隣り合う基板１２及び２２において、互いに対向する主面に、複数の電極要素１１と、複数の電極要素２１とが、実装されているが、これに限定されず、少なくとも一方が反対側の主面に実装されてもよい。
【００２３】
電極要素１１及び２１は、銅等の導電材料を主成分として含み、例えば、基板１２及び２２上に形成された配線パターンである。第一電極１０の複数の電極要素１１は、複数の細長い線状の電極要素である。複数の電極要素１１は、気体の流れの方向であるＺ軸方向と異なる方向に互いに間隔をあけて並んで配置され、具体的には、Ｙ軸方向に互いに略平行に並ぶ。各電極要素１１は、気体が流れる方向、つまり、Ｚ軸方向に延びる。詳細は後述するが、複数の電極要素１１には、電極要素１１の間で位相が異なる電位が印加される。本実施の形態では、四相の電位が複数の電極要素１１に印加される。複数の電極要素１１のうちの第一電極要素１１ａには、第一相の電位が印加され、第二電極要素１１ｂには、第二相の電位が印加され、第三電極要素１１ｃには、第三相の電位が印加され、第四電極要素１１ｄには、第四相の電位が印加される。特に、図６に示すように、第一電極要素１１ａ、第二電極要素１１ｂ、第三電極要素１１ｃ及び第四電極要素１１ｄが一組の電極要素群１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ及び１１Ｅを構成し、複数の電極要素群１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ及び１１ＥがＹ軸負方向にこの順で並ぶ。
【００２４】
電極要素群１１Ａ及び１１Ｂではそれぞれ、第一電極要素１１ａ、第二電極要素１１ｂ、第三電極要素１１ｃ及び第四電極要素１１ｄが、Ｙ軸負方向にこの順で並ぶ。電極要素群１１Ｃ及び１１Ｄではそれぞれ、第四電極要素１１ｄ、第三電極要素１１ｃ、第二電極要素１１ｂ及び第一電極要素１１ａが、Ｙ軸負方向にこの順で並ぶ。なお、電極要素群１１Ｂの第四電極要素１１ｄは、電極要素群１１Ｃの第四電極要素１１ｄを兼ねる。電極要素群１１Ｅでは、第一電極要素１１ａ、第二電極要素１１ｂ、第三電極要素１１ｃ、第四電極要素１１ｄ及び第一電極要素１１ａが、Ｙ軸負方向にこの順で並ぶ。なお、電極要素群１１Ｄの第一電極要素１１ａは、電極要素群１１Ｅの第一電極要素１１ａを兼ねる。
【００２５】
第二電極２０の複数の電極要素２１は、複数の細長い線状の電極要素である。複数の電極要素２１は、Ｚ軸方向と異なる方向に互いに間隔をあけて並んで配置され、具体的には、Ｙ軸方向に互いに略平行に並ぶ。各電極要素２１は、気体が流れる方向、つまり、Ｚ軸方向に延びる。限定するものではないが、本実施の形態では、電極要素２１の数量は、第一電極１０の電極要素１１の数量と同一である。さらに、複数の電極要素２１はそれぞれ、複数の電極要素１１のそれぞれと対向し且つ略平行に延在する。複数の電極要素２１には、電極要素２１の間で位相が異なる電位が印加される。本実施の形態では、四相の電位が複数の電極要素２１に印加される。複数の電極要素２１のうちの第一電極要素２１ａには、第一相の電位が印加され、第二電極要素２１ｂには、第二相の電位が印加され、第三電極要素２１ｃには、第三相の電位が印加され、第四電極要素２１ｄには、第四相の電位が印加される。特に、図７に示すように、第一電極要素２１ａ、第二電極要素２１ｂ、第三電極要素２１ｃ及び第四電極要素２１ｄが一組の電極要素群２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ及び２１Ｅを構成し、複数の電極要素群２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ及び２１ＥがＹ軸負方向にこの順で並ぶ。
【００２６】
電極要素群２１Ａ及び２１Ｂではそれぞれ、第一電極要素２１ａ、第二電極要素２１ｂ、第三電極要素２１ｃ及び第四電極要素２１ｄが、Ｙ軸負方向にこの順で並ぶ。電極要素群２１Ｃ及び２１Ｄではそれぞれ、第四電極要素２１ｄ、第三電極要素２１ｃ、第二電極要素２１ｂ及び第一電極要素２１ａが、Ｙ軸負方向にこの順で並ぶ。なお、電極要素群２１Ｂの第四電極要素２１ｄは、電極要素群２１Ｃの第四電極要素２１ｄを兼ねる。電極要素群２１Ｅでは、第一電極要素２１ａ、第二電極要素２１ｂ、第三電極要素２１ｃ、第四電極要素２１ｄ及び第一電極要素２１ａが、Ｙ軸負方向にこの順で並ぶ。なお、電極要素群２１Ｄの第一電極要素２１ａは、電極要素群２１Ｅの第一電極要素２１ａを兼ねる。
【００２７】
図１に戻り、電源回路３は、帯電部２と、電位生成回路４とに電位を印加する。本実施の形態では、電源回路３は、例えば商用交流電源等の系統電源（不図示）から電力の供給を受け、供給された交流電力を直流電力に変換し、直流の電位を帯電部２及び電位生成回路４に印加する。例えば、電源回路３は、コンバータ回路、トランス等によって、供給された電力を変換及び変圧して出力する。電源回路３は、帯電部２の高電位電極３０及び低電位電極４０にそれぞれ高電位及び低電位を印加する。また、電源回路３が電位生成回路４に印加する電位は、帯電部２の高電位電極３０に印加する電位と異なってもよい。
【００２８】
電位生成回路４は、分離部１における第一電極１０の複数の電極要素１１及び第二電極２０の複数の電極要素２１に電位を印加する。電極要素１１及び２１はそれぞれ、電位生成回路４から電位の印加を受けることによって、帯電粒子９０ｐを第一電極１０及び第二電極２０に沿って搬送する搬送電界を生成する。限定されるものではないが、本実施の形態では、搬送電界は、その静電力（クーロン力とも呼ばれる）によって、気体が流れる方向であるＺ軸方向と異なる方向に、具体的には、電極要素１１及び２１の配列方向に、帯電粒子９０ｐを搬送し得る。本実施の形態では、電位生成回路４は、電極要素１１及び２１それぞれに、周期的に変動する電位を印加する。限定されるものではないが、本実施の形態では、電位生成回路４は、複数の電極要素１１及び２１それぞれに、互いに電位が異なる四相の電位を印加する。
【００２９】
図８を参照すると、電極要素１１及び２１の電気的な接続構成の一例が示されている。なお、図８は、図１の電位生成回路４の回路構成を示す概略的な回路図である。電位生成回路４は、信号発生回路５と、インバータ回路６ａ、６ｂ、６ｃ及び６ｄとを備える。インバータ回路６ａ〜６ｄには、直流電圧源７から、信号発生回路５を介して、直流電圧が印加される。直流電圧源７は、図１に示す電源回路３に相当する。インバータ回路６ａ〜６ｄは、複数の電極要素１１及び２１に電位を印加する。インバータ回路６ａ〜６ｄはそれぞれ、信号発生回路５を介して直流電圧源７から供給される直流電力をスイッチング方式で変換して、複数の電位の直流電力を順番に且つ繰り返し出力する。具体的には、本実施の形態では、インバータ回路６ａ〜６ｄはそれぞれ、入力される直流電流を、スイッチング方式で、例えば、正電位及び負電位のパルス信号に変換及び細分化して出力する。このようなインバータ回路６ａ〜６ｄは、一定の正電位及び負電位の直流電流を交互に出力する。
【００３０】
インバータ回路６ａは、複数の電極要素１１及び２１のうちの第一電極要素１１ａ及び２１ａに電位を印加する。インバータ回路６ｂは、複数の電極要素１１及び２１のうちの第二電極要素１１ｂ及び２１ｂに電位を印加する。インバータ回路６ｃは、複数の電極要素１１及び２１のうちの第三電極要素１１ｃ及び２１ｃに電位を印加する。インバータ回路６ｄは、複数の電極要素１１及び２１のうちの第四電極要素１１ｄ及び２１ｄに電位を印加する。
【００３１】
信号発生回路５は、インバータ回路６ａ〜６ｄのそれぞれに入力する信号を生成する。信号発生回路５は、インバータ回路６ａ〜６ｄのそれぞれに信号を出力することにより、インバータ回路６ａ〜６ｄそれぞれの出力電位と出力タイミングとを決定する。インバータ回路６ａ〜６ｄはそれぞれ、信号発生回路５から入力される信号に基づいた出力電位と出力タイミングとで、各相の電極要素に電位を印加する。例えば、インバータ回路６ａ〜６ｄは、第一電極要素１１ａ及び２１ａ、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂ、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃ、並びに、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄそれぞれに対して、第一電位「＋Ｖａ（プラス電位、単位：ボルト）」、第二電位「０」、第三電位「−Ｖａ（マイナス電位、単位：ボルト）」及び第四電位「０」を印加し、さらに、印加電位を周期的にローテーションする。
【００３２】
図９を参照すると、排出部５０の構成が示されている。なお、図９は、図２の排出部５０の構成を示す断面側面図である。排出部５０は、分離部１に隣り合って位置する第一排出路５１、第二排出路５２、第三排出路５３及び第四排出路５４を備えている。第一排出路５１、第二排出路５２、第三排出路５３及び第四排出路５４は、この順でＹ軸負方向に並んで配置され、互いに仕切られた状態でＺ軸方向に延びる。さらに、排出部５０は、第一排出路５１、第二排出路５２、第三排出路５３及び第三排出路５３のＺ軸正方向の下流側に、第五排出路５５及び第六排出路５６を備えている。第五排出路５５は、第一排出路５１及び第三排出路５３と連通し、第一排出路５１及び第三排出路５３を集約する排出路である。第六排出路５６は、第二排出路５２及び第四排出路５４と連通し、第二排出路５２及び第四排出路５４を集約する排出路である。第五排出路５５及び第六排出路５６は、Ｚ軸方向に延びる。第二排出路５２と第三排出路５３とはそれぞれ、互いに交差するように延び、第五排出路５５及び第六排出路５６で、第一排出路５１及び第四排出路５４と合流する。本実施の形態では、第六排出路５６は、第五排出路５５の下方に位置するが、これに限定されず、いかなる位置に配置されてもよい。
【００３３】
［２．粒子分離装置の動作］
実施の形態に係る粒子分離装置１００の動作を説明する。具体的には、分離部１における第一電極１０及び第二電極２０の電極要素１１及び２１の動作を中心に説明する。
【００３４】
まず、図１０Ａ〜図１０Ｄを参照して、電極要素１１及び２１のうちの電極要素群１１Ａ及び２１Ａの動作を説明する。図１０Ａ〜図１０Ｄは、電極要素群１１Ａ及び２１Ａの動作を示す図５と同様の断面図である。電極要素群１１Ａ及び２１Ａの電極要素１１ａ〜１１ｄ及び２１ａ〜２１ｄの各々に電位が印加されることによって、帯電粒子９０ｐを気体が流れる方向と異なる方向に搬送する搬送電界が、第一電極１０と第二電極２０との間に生成される。本実施の形態では、搬送電界は、複数の電極要素１１ａ〜１１ｄ及び２１ａ〜２１ｄの配列方向であるＹ軸方向に指向された電界である。そして、搬送電界の指向方向に、帯電粒子９０ｐが搬送される。なお、搬送電界の指向方向と、帯電粒子９０ｐの速度の方向とは完全に一致しなくてもよい。例えば、帯電粒子９０ｐは、搬送電界の指向方向の速度成分だけでなく、気体の流れの方向であるＺ軸方向の速度成分をも有してもよい。
【００３５】
本実施の形態では、電位生成回路４は、第一電極要素１１ａ及び２１ａ、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂ、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃ、並びに、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄそれぞれに、第一電位「＋Ｖａ」、第二電位「０」、第三電位「−Ｖａ」及び第四電位「０」を周期的にローテーションして印加する。１つの電極要素群において、第一電位「＋Ｖａ」が印加される電極要素の隣の電極要素には、第二電位「０」又は第四電位「０」が印加され、第三電位「−Ｖａ」が印加される電極要素の隣の電極要素には、第二電位「０」又は第四電位「０」が印加される。つまり、第一電位「＋Ｖａ」が印加される電極要素と、第三電位「−Ｖａ」が印加される電極要素とが隣り合わないように、電位が印加される。
【００３６】
具体的には、図１０Ａに示す第一のタイミングでは、第一電極要素１１ａ及び２１ａ、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂ、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃ、並びに、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄそれぞれに、第一電位「＋Ｖａ」、第二電位「０」、第三電位「−Ｖａ」及び第四電位「０」が印加される。これにより、第一電極要素１１ａ及び２１ａそれぞれから第二電極要素１１ｂ及び２１ｂに至る電界、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂそれぞれから第三電極要素１１ｃ及び２１ｃに至る電界、並びに、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄそれぞれから第三電極要素１１ｃ及び２１ｃに至る電界が、形成される。この結果、第一電極１０及び第二電極２０の間では、Ｙ軸方向に沿った搬送電界が形成される。この搬送電界は、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃの間の位置に向かうように、帯電粒子９０ｐを搬送する。
【００３７】
図１０Ｂに示す第二のタイミングでは、第一電極要素１１ａ及び２１ａ、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂ、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃ、並びに、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄそれぞれに、第四電位「０」、第一電位「＋Ｖａ」、第二電位「０」及び第三電位「−Ｖａ」が印加される。これにより、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂそれぞれから第一電極要素１１ａ及び２１ａに至る電界、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂそれぞれから第三電極要素１１ｃ及び２１ｃに至る電界、並びに、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃそれぞれから第四電極要素１１ｄ及び２１ｄに至る電界が、形成される。この結果、第一電極１０及び第二電極２０の間でＹ軸方向に沿って形成される搬送電界は、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄの間の位置に向かうように、帯電粒子９０ｐを搬送する。
【００３８】
図１０Ｃに示す第三のタイミングでは、第一電極要素１１ａ及び２１ａ、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂ、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃ、並びに、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄそれぞれに、第三電位「−Ｖａ」、第四電位「０」、第一電位「＋Ｖａ」及び第二電位「０」が印加される。これにより、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂそれぞれから第一電極要素１１ａ及び２１ａに至る電界、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃそれぞれから第二電極要素１１ｂ及び２１ｂに至る電界、並びに、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃそれぞれから第四電極要素１１ｄ及び２１ｄに至る電界が、形成される。この結果、第一電極１０及び第二電極２０の間でＹ軸方向に沿って形成される搬送電界は、第一電極要素１１ａ及び２１ａの間の位置に向かうように、帯電粒子９０ｐを搬送する。
【００３９】
図１０Ｄに示す第四のタイミングでは、第一電極要素１１ａ及び２１ａ、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂ、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃ、並びに、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄそれぞれに、第二電位「０」、第三電位「−Ｖａ」、第四電位「０」及び第一電位「＋Ｖａ」が印加される。これにより、第一電極要素１１ａ及び２１ａそれぞれから第二電極要素１１ｂ及び２１ｂに至る電界、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃそれぞれから第二電極要素１１ｂ及び２１ｂに至る電界、並びに、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄそれぞれから第三電極要素１１ｃ及び２１ｃに至る電界が、形成される。この結果、第一電極１０及び第二電極２０の間でＹ軸方向に沿って形成される搬送電界は、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂの間の位置に向かうように、帯電粒子９０ｐを搬送する。
【００４０】
第一のタイミングの電位印加〜第四のタイミングの電位印加をこの順序で順次繰り返すことによって、搬送電界は、第一電極要素１１ａ及び２１ａから第四電極要素１１ｄ及び２１ｄに向かって、つまり、図６及び図７において白抜き矢印で示されるＹ軸負方向へ、帯電粒子９０ｐを搬送することができる。この際、電位生成回路４は、例えば図１１に示すように、インバータ回路６ａ〜６ｄに電位を印加させる。なお、図１１は、電位生成回路４が出力する電位波形の一例を示すタイミングチャートである。図１１に示すように、インバータ回路６ａ〜６ｄは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間等の印加期間にわたって、一定の電位を印加する。つまり、インバータ回路６ａ〜６ｄは、パルス信号を印加する。なお、各印加期間は等しい。そして、４つの印加期間が、１つの周期を形成し、各印加期間は、１周期の９０度（＝３６０度／４位相）の位相角に相当する期間である。
【００４１】
電極要素群１１Ｂ及び２１Ｂでは、電極要素群１１Ａ及び２１Ａと同様の搬送電界、つまり、Ｙ軸負方向の搬送電界が形成される。
【００４２】
また、電極要素群１１Ｅ及び２１Ｅでも、電極要素群１１Ａ及び２１Ａと同様の搬送電界、つまり、Ｙ軸負方向の搬送電界が形成される。なお、電極要素群１１Ｅ及び２１Ｅでは、第一のタイミングにおいて、Ｙ軸負方向側の第一電極要素１１ａ及び２１ａそれぞれから第四電極要素１１ｄ及び２１ｄに至る電界が、さらに形成される。よって、搬送電界は、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃの間の位置に向かうように、帯電粒子９０ｐをより強い搬送力で搬送する。第二のタイミングにおいて、Ｙ軸負方向側の第一電極要素１１ａ及び２１ａそれぞれから第四電極要素１１ｄ及び２１ｄに至る電界が、さらに形成される。よって、搬送電界は、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄの間の位置に向かうように、帯電粒子９０ｐをより強い搬送力で搬送する。第三のタイミングにおいて、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄそれぞれからＹ軸負方向側の第一電極要素１１ａ及び２１ａに至る電界が、さらに形成される。よって、搬送電界は、２つの第一電極要素１１ｄ及び２１ｄの間の位置に向かうように、帯電粒子９０ｐを搬送する。第四のタイミングにおいて、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄそれぞれからＹ軸負方向側の第一電極要素１１ａ及び２１ａに至る電界が、さらに形成される。よって、搬送電界は、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂの間の位置に向かうように、帯電粒子９０ｐを搬送する。
【００４３】
次に、図１２Ａ〜図１２Ｄを参照して、電極要素１１及び２１のうちの電極要素群１１Ｃ及び２１Ｃの動作を説明する。図１２Ａ〜図１２Ｄは、電極要素群１１Ｃ及び２１Ｃの動作を示す図５と同様の断面図である。
【００４４】
図１２Ａに示す第一のタイミングでは、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄ、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃ、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂ、並びに、第一電極要素１１ａ及び２１ａそれぞれに、第四電位「０」、第三電位「−Ｖａ」、第二電位「０」及び第一電位「＋Ｖａ」が印加される。これにより、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄそれぞれから第三電極要素１１ｃ及び２１ｃに至る電界、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂそれぞれから第三電極要素１１ｃ及び２１ｃに至る電界、並びに、第一電極要素１１ａ及び２１ａそれぞれから第二電極要素１１ｂ及び２１ｂに至る電界が、形成される。この結果、第一電極１０及び第二電極２０の間で形成される搬送電界は、Ｙ軸に沿って第三電極要素１１ｃ及び２１ｃの間の位置に向かうように、帯電粒子９０ｐを搬送する。なお、図１２Ａ〜図１２Ｄに対応する第一のタイミング〜第四のタイミングはそれぞれ、図１０Ａ〜図１０Ｄに対応する第一のタイミング〜第四のタイミングと、同時である。
【００４５】
図１２Ｂに示す第二のタイミングでは、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄ、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃ、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂ、並びに、第一電極要素１１ａ及び２１ａそれぞれに、第三電位「−Ｖａ」、第二電位「０」、第一電位「＋Ｖａ」及び第四電位「０」が印加される。これにより、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃそれぞれから第四電極要素１１ｄ及び２１ｄに至る電界、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂそれぞれから第三電極要素１１ｃ及び２１ｃに至る電界、並びに、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂそれぞれから第一電極要素１１ａ及び２１ａに至る電界が、形成される。この結果、第一電極１０及び第二電極２０の間で形成される搬送電界は、Ｙ軸に沿って第四電極要素１１ｄ及び２１ｄの間の位置に向かうように、帯電粒子９０ｐを搬送する。
【００４６】
図１２Ｃに示す第三のタイミングでは、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄ、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃ、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂ、並びに、第一電極要素１１ａ及び２１ａそれぞれに、第二電位「０」、第一電位「＋Ｖａ」、第四電位「０」及び第三電位「−Ｖａ」が印加される。これにより、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃそれぞれから第四電極要素１１ｄ及び２１ｄに至る電界、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃそれぞれから第二電極要素１１ｂ及び２１ｂに至る電界、並びに、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂそれぞれから第一電極要素１１ａ及び２１ａに至る電界が、形成される。この結果、第一電極１０及び第二電極２０の間で形成される搬送電界は、Ｙ軸に沿って第一電極要素１１ａ及び２１ａの間の位置に向かうように、帯電粒子９０ｐを搬送する。
【００４７】
図１２Ｄに示す第四のタイミングでは、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄ、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃ、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂ、並びに、第一電極要素１１ａ及び２１ａそれぞれに、第一電位「＋Ｖａ」、第四電位「０」、第三電位「−Ｖａ」及び第二電位「０」が印加される。これにより、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄそれぞれから第三電極要素１１ｃ及び２１ｃに至る電界、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃそれぞれから第二電極要素１１ｂ及び２１ｂに至る電界、並びに、第一電極要素１１ａ及び２１ａそれぞれから第二電極要素１１ｂ及び２１ｂに至る電界が、形成される。この結果、第一電極１０及び第二電極２０の間で形成される搬送電界は、Ｙ軸に沿って第二電極要素１１ｂ及び２１ｂの間の位置に向かうように、帯電粒子９０ｐを搬送する。
【００４８】
第一のタイミングの電位印加〜第四のタイミングの電位印加をこの順序で順次繰り返すことによって、搬送電界は、第一電極要素１１ａ及び２１ａから第四電極要素１１ｄに向かって、つまり、図６及び図７において白抜き矢印で示されるＹ軸正方向へ、帯電粒子９０ｐを搬送することができる。また、電極要素群１１Ｄ及び２１Ｄでは、電極要素群１１Ｃ及び２１Ｃと同様の搬送電界が形成される。
【００４９】
上述より、図６及び図７に示すように、電極要素群１１Ａ及び２１Ａの間では、Ｙ軸負方向の搬送電界が形成される。電極要素群１１Ｂ及び２１Ｂの間では、Ｙ軸負方向の搬送電界が形成される。電極要素群１１Ｃ及び２１Ｃの間では、Ｙ軸正方向の搬送電界が形成される。電極要素群１１Ｄ及び２１Ｄの間では、Ｙ軸正方向の搬送電界が形成される。電極要素群１１Ｅ及び２１Ｅの間では、Ｙ軸負方向の搬送電界が形成される。
【００５０】
そして、電極要素群１１Ａ及び２１Ａの間の領域から電極要素群１１Ｂ及び２１Ｂの間のＹ軸正方向側の一部の領域にわたって、気体から帯電粒子９０ｐが分離され、それにより、気体に含まれる帯電粒子９０ｐの濃度が低い第一流路部分Ｆ１が形成される。
【００５１】
また、電極要素群１１Ｂ及び２１Ｂの間のＹ軸負方向側の一部の領域から電極要素群１１Ｃ及び２１Ｃの間のＹ軸正方向側の一部の領域にわたって、帯電粒子９０ｐが集約され、それにより、気体に含まれる帯電粒子９０ｐの濃度が高い第二流路部分Ｆ２が形成される。第二流路部分Ｆ２には、電極要素群１１Ａ及び２１Ａの間、電極要素群１１Ｂ及び２１Ｂの間、電極要素群１１Ｃ及び２１Ｃ、並びに、電極要素群１１Ｄ及び２１Ｄの間の帯電粒子９０ｐが、集約され得る。このため、帯電粒子９０ｐのＹ軸方向の移動距離は、小さく抑えられる。
【００５２】
さらに、電極要素群１１Ｃ及び２１Ｃの間のＹ軸負方向側の一部の領域から電極要素群１１Ｄ及び２１Ｄの間のＹ軸正方向側の一部の領域にわたって、気体から帯電粒子９０ｐが分離され、それにより、気体に含まれる帯電粒子９０ｐの濃度が低い第三流路部分Ｆ３が形成される。
【００５３】
さらにまた、電極要素群１１Ｄ及び２１Ｄの間のＹ軸負方向側の一部の領域から電極要素群１１Ｅ及び２１Ｅの間の領域にわたって、帯電粒子９０ｐが集約され、それにより、気体に含まれる帯電粒子９０ｐの濃度が高い第四流路部分Ｆ４が形成される。第四流路部分Ｆ４には、電極要素群１１Ｄ及び２１Ｄ、並びに、電極要素群１１Ｅ及び２１Ｅの間の帯電粒子９０ｐが、集約される。このため、帯電粒子９０ｐのＹ軸方向の移動距離は、小さく抑えられる。なお、第一流路部分Ｆ１〜第四流路部分Ｆ４それぞれの範囲は、図６及び図７に示される範囲に限定されず、Ｙ軸方向に変動し得る。
【００５４】
図３、図９及び図１３に示すように、上述のような構成を有する粒子分離装置１００では、粒子を含む気体は、流入口６１から筐体６０にＺ軸正方向に流入すると、帯電部２に到達する。帯電部２では、気体中の粒子９０が、正に帯電させられる。次いで、帯電後の粒子である帯電粒子９０ｐは、気体と共にＺ軸正方向に流れ、分離部１に流入する。具体的には、帯電粒子９０ｐを含む気体は、第一電極１０及び第二電極２０の間に形成された流路に流入する。なお、図１３は、実施の形態に係る粒子分離装置１００における気体中の粒子の流れを示す側面図である。
【００５５】
気体中の帯電粒子９０ｐは、電極要素１１及び２１が生成する搬送電界によって、Ｙ軸方向へ搬送されつつ、気体と共にＺ軸正方向に流れる。これにより、気体中の帯電粒子９０ｐは、第二流路部分Ｆ２及び第四流路部分Ｆ４に集約され、第一流路部分Ｆ１及び第三流路部分Ｆ３では、気体から帯電粒子９０ｐが分離除去される。
【００５６】
さらに、第一流路部分Ｆ１は、排出部５０の第一排出路５１と連通する。第二流路部分Ｆ２は、排出部５０の第二排出路５２と連通する。第三流路部分Ｆ３は、排出部５０の第三排出路５３と連通する。第四流路部分Ｆ４は、排出部５０の第四排出路５４と連通する。第一流路部分Ｆ１及び第三流路部分Ｆ３における帯電粒子９０ｐの濃度が低い気体は、第一排出路５１及び第三排出路５３に流入し、さらに、第五排出路５５において集約されて、排出部５０の外部に清浄空気として排出される。また、第二流路部分Ｆ２及び第四流路部分Ｆ４における帯電粒子９０ｐの濃度が高い気体は、第二排出路５２及び第四排出路５４に流入し、さらに、第六排出路５６において集約されて、排出部５０の外部に含塵空気として排出される。よって、粒子分離装置１００は、流入する気体から、粒子濃度が高い気体と、粒子濃度が低い気体とを形成し、それぞれの気体を別々の経路で排出する。
【００５７】
［３．効果等］
上述したように実施の形態に係る粒子分離装置１００は、帯電粒子９０ｐを含む流体としての気体から帯電粒子９０ｐを分離する。粒子分離装置１００は、帯電粒子９０ｐを含む気体が流れる経路に配置される電極としての第一電極１０及び第二電極２０と、第一電極１０及び第二電極２０に電位を印加する電位生成回路４とを備える。第一電極１０及び第二電極２０はそれぞれ、気体が流れる方向と異なる方向に配列された複数の電極要素１１及び２１を含む。電位生成回路４は、帯電粒子９０ｐを第一方向に搬送する第一搬送電界と、帯電粒子９０ｐを第一方向と異なる第二方向に搬送する第二搬送電界とを生成するように、複数の電極要素１１及び２１に電位を生成する。第一方向及び第二方向は、気体が流れる方向と異なる。例えば、第一方向は、Ｙ軸正方向であり、第二方向は、Ｙ軸負方向であってもよい。
【００５８】
上記構成において、気体に含まれる帯電粒子９０ｐは、搬送電界の静電力によって、異なる２つの方向に移動させられつつ、気体と共に、粒子分離装置１００から排出される。例えば、第一方向と第二方向とが向き合うように第一搬送電界及び第二搬送電界が形成される場合、帯電粒子９０ｐは、第一搬送電界及び第二搬送電界の間の位置に、この位置の両側から集められ、帯電粒子９０ｐの濃度が高い流路部分を形成しつつ、下流に流れる。帯電粒子９０ｐの濃度が高い流路部分には、両側から帯電粒子９０ｐが流入するため、片側のみから流入する場合と比較して、帯電粒子９０ｐの移動距離が短くなる。また、例えば、第一方向と第二方向とが反対方向に向くように第一搬送電界及び第二搬送電界が形成される場合、帯電粒子９０ｐは、第一搬送電界及び第二搬送電界の両側の位置に集められ、帯電粒子９０ｐの濃度が高い２つの流路部分を形成しつつ、下流に流れる。よって、流路部分を形成する際の帯電粒子９０ｐの移動距離が短くなる。従って、気体からの帯電粒子９０ｐの効率的な分離及び搬送が可能になる。このように搬送される帯電粒子９０ｐは、例えば、第一電極１０及び第二電極２０の下流の排出部５０にまで、至ることができる。これにより、第一電極１０及び第二電極２０への粒子の付着を抑制しつつ流体からの粒子の分離効率を向上することが可能になる。
【００５９】
実施の形態に係る粒子分離装置１００において、電位生成回路４は、気体の流れの中に、帯電粒子９０ｐが収集された収集流路部分と、帯電粒子９０ｐが分離された分離流路部分とを、複数の電極要素の配列方向に並んで形成するように、第一搬送電界及び第二搬送電界を生成する。例えば、収集流路部分は、第二流路部分Ｆ２及び第四流路部分Ｆ４であってよく、分離流路部分は、第一流路部分Ｆ１及び第三流路部分Ｆ３であってよい。上記構成において、帯電粒子９０ｐの濃度が高い収集流路部分と、帯電粒子９０ｐの濃度が低い分離流路部分とが、電極要素の配列方向に配列されて形成される。よって、帯電粒子９０ｐの濃度が高い気体と、帯電粒子９０ｐの濃度が低い気体とを区別して、粒子分離装置１００から排出することが容易になる。
【００６０】
実施の形態に係る粒子分離装置１００は、気体の流れの方向で、第一電極１０及び第二電極２０の下流に配置された排出部５０をさらに備え、排出部５０は、互いに仕切られた収集排出路及び分離排出路を含み、収集排出路は、収集流路部分に連通し、分離排出路は、分離流路部分に連通する。例えば、収集排出路は、第二排出路５２及び第四排出路５４であってもよく、分離排出路は、第一排出路５１及び第三排出路５３であってもよい。上記構成において、帯電粒子９０ｐの濃度が高い気体と、帯電粒子９０ｐの濃度が低い気体とがそれぞれ、互いに仕切られた収集排出路及び分離排出路に流入し、排出部５０から排出される。よって、帯電粒子９０ｐの濃度が高い気体と、帯電粒子９０ｐの濃度が低い気体とを、異なる排出路を介して別々に排出することができる。従って、帯電粒子９０ｐの濃度が高い気体と、帯電粒子９０ｐの濃度が低い気体との効果的な分離が可能になる。
【００６１】
実施の形態に係る粒子分離装置１００において、電位生成回路４は、複数の収集流路部分と複数の分離流路部分とを形成する。排出部５０は、複数の収集流路部分のそれぞれに連通する複数の収集排出路と、複数の収集排出路を集約する第一集約排出路と、複数の分離流路部分のそれぞれに連通する複数の分離排出路と、複数の分離排出路を集約する第二集約排出路とを含む。例えば、第一集約排出路は、第六排出路５６であってよく、第二集約排出路は、第五排出路５５であってもよい。上記構成において、複数の収集排出路が、第六排出路５６に集約され、複数の分離排出路が、第五排出路５５に集約される。よって、粒子分離装置１００から気体を排出する構造の簡易化が可能になる。
【００６２】
実施の形態に係る粒子分離装置１００において、複数の電極要素１１及び２１はそれぞれ、気体が流れる方向に延び、複数の電極要素１１及び２１は、複数の電極要素１１又は２１を含む第一電極要素群と、複数の電極要素１１又は２１を含み且つ第一電極要素群と隣り合う第二電極要素群とを含む。電位生成回路４は、第一電極要素群に第一搬送電界を生成させ、第二電極要素群に第二搬送電界を生成させる。例えば、第一電極要素群は、電極要素群１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｅであってもよく、第二電極要素群は、電極要素群１１Ｃ及び１１Ｄであってもよい。上記構成において、搬送電界は、第一電極要素群の領域及び第二電極要素群の領域にわたって形成され得る。これにより、搬送電界の強度の向上が可能になり、さらに、第一電極要素群の領域及び第二電極要素群の領域にわたる帯電粒子９０ｐの確実な搬送が可能になる。
【００６３】
実施の形態に係る粒子分離装置１００において、電位生成回路４は、第一電極要素群の複数の電極要素１１及び２１に、複数の電極要素１１及び２１の間で位相をずらした電位を生成し、第二電極要素群の複数の電極要素１１及び２１に、複数の電極要素１１及び２１の間で位相をずらした電位を生成する。上記構成において、各電極要素群内の電極要素１１及び２１の間で印加する電位の位相をずらすことによって、電極要素１１同士の間及び電極要素２１同士の間で電位差が発生する。よって、搬送電界の生成が容易になる。
【００６４】
実施の形態に係る粒子分離装置１００において、第一電極１０及び第二電極２０はそれぞれ、複数の電極要素１１及び２１を覆う絶縁膜１３及び２３を備える。上記構成によると、第一電極１０及び第二電極２０において、絶縁膜１３及び２３が形成されることによって、他の電気的な要素に対する電極要素１１及び２１の絶縁性が向上する。例えば、電極要素１１及び２１に高電位を印加した場合、これらの電極要素が他の電気的な要素と短絡することが抑えられる。また、帯電粒子９０ｐが、電極要素１１及び２１に付着することによって、これら電極要素が帯電粒子９０ｐを介して互いに短絡することが抑えられる。よって、第一電極１０及び第二電極２０は、高電位が印加されることができ、それにより、帯電粒子９０ｐの分離機能を向上することができる。
【００６５】
実施の形態に係る粒子分離装置１００は、対向して配置される複数の第一電極１０及び第二電極２０を備える。上記構成において、第一電極１０及び第二電極２０の間では、帯電粒子９０ｐは、第一電極１０及び第二電極２０の両方から、搬送電界の作用を受ける。よって、帯電粒子９０ｐは、気体から効果的に分離され得る。
【００６６】
［その他の変形例など］
以上、本発明に係る粒子分離装置について、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。
【００６７】
実施の形態に係る粒子分離装置１００において、分離部１の第一電極１０及び第二電極２０はそれぞれ、基板１２及び２２の一方の主面にのみ、電極要素１１及び２１を備えたが、これに限定されない。例えば、第一電極１０及び第二電極２０は、両方の主面に、電極要素１１及び２１を備えてもよく、反対側の主面に他の電極要素を備えてもよい。例えば、第一電極１０及び第二電極２０が、両方の主面に、電極要素１１及び２１を備える場合、両方の主面の電極要素１１及び２１は、基板１２及び２２に垂直な方向から見たとき、互いに重なるように配置されてもよく、互いにずれて配置されてもよい。互いに重なるように配置される場合、電極要素１１及び２１はより強い搬送電界を生成することができる。よって、分離部１の粒子分離処理能力の向上が可能になる。
【００６８】
実施の形態に係る粒子分離装置１００において、分離部１の第一電極１０及び第二電極２０はそれぞれ、基板１２及び２２の主面上に電極要素１１及び２１を備えたが、これに限定されない。電極要素１１及び２１は、基板１２及び２２の中央に埋め込まれて配置されてもよい。この場合、電極要素１１及び２１が生成する搬送電界は、基板１２及び２２の両方の主面上で同等の強度を有する。これにより、第一電極１０及び第二電極２０の間における電界強度の偏りの低減が可能になる。つまり、複数の第一電極１０及び第二電極２０の間で、粒子分離処理能力の均等化が可能になる。また、基板１２及び２２への絶縁膜１３及び２３の形成も不要になる。
【００６９】
また、実施の形態に係る粒子分離装置１００において、分離部１の電極要素１１及び２１はそれぞれ、第一電極要素１１ａ及び２１ａ、第二電極要素１１ｂ及び２１ｂ、第三電極要素１１ｃ及び２１ｃ、並びに、第四電極要素１１ｄ及び２１ｄによる複数の電極要素群１１Ａ〜１１Ｅ及び２１Ａ〜２１Ｅを備えていた。しかしながら、上述の構成に限定されるものでなく、電極要素群それぞれに含まれる電極要素の数量は、３つ以下であっても５つ以上であってもよい。
【００７０】
また、各電極要素群内における各電極要素の配列も、図６及び図７に示すような実施の形態の配列に限定されず、いかなる配列であってもよい。電極要素群内における電極要素の配列は、気体の流れる方向であるＺ軸方向と異なる方向に搬送電界を形成するように配列されてよい。また、電極要素群１１Ａ〜１１Ｅ及び２１Ａ〜２１Ｅの配列も、図６及び図７に示すような実施の形態の配列に限定されず、いかなる配列であってもよい。例えば、電極要素群１１Ａ及び２１Ａ、電極要素群１１Ｃ及び２１Ｃ、電極要素群１１Ｂ及び２１Ｂ、電極要素群１１Ｄ及び２１Ｄ、並びに、電極要素群１１Ｅ及び２１Ｅの順序で配列されてもよい。このような構成によっても、帯電粒子９０ｐの濃度が低い複数の流路部分と、帯電粒子９０ｐの濃度が高い複数の流路部分とが、Ｙ軸方向に配列されて形成される。
【００７１】
実施の形態に係る粒子分離装置１００において、分離部１の電極要素１１及び２１の第一電極要素、第二電極要素、第三電極要素及び第四電極要素に印加される４つの電位のうち、第二電位及び第四電位が同電位であったが、異なっていてもよい。また、電極要素に印加される電位は、二相であってもよく、三相であってもよい。
【００７２】
実施の形態に係る粒子分離装置１００において、分離部１の電極要素１１及び２１にはそれぞれ、ステップ状に変化する電位、つまり、矩形波状の電位が印加されていたが、これに限定されない。例えば、一つの電位から他の電位に時間的に漸増又は漸減するような波形の電位、例えば、台形波状の電位等の電位が、電極要素１１及び２１に印加されてもよい。なお、「第一電位、第二電位、第三電位及び第四電位を周期的に印加する」との記載は、ステップ状に変化する電位を印加する構成だけを意味せず、上述のような一つの電位から他の電位に漸増又は漸減する時間波形の電位を印加する構成も意味し得る。
【００７３】
実施の形態に係る粒子分離装置１００において、電位生成回路４は、電極要素１１及び２１における第一電極要素、第二電極要素、第三電極要素及び第四電極要素のうち、第二電位及び第四電位が印加される電極要素の少なくとも一方を浮遊電位に維持してもよい。これにより、浮遊電位に維持される電極要素は、これに隣り合う二つの電極要素の各電位の中間程度の電位に維持される。
【００７４】
また、実施の形態に係る粒子分離装置１００は、様々な機器に利用することができる。例えば、本発明の一態様は、図１４に示すような換気装置としても実現することができる。なお、図１４は、実施の形態に係る粒子分離装置１００が適用される換気装置の一例の外観図である。図１４に示す換気装置は、例えば、内部に粒子分離装置１００を備え、換気システムにおいて用いられ得る。
【００７５】
また、例えば、本発明の一態様は、図１５に示すような空気清浄機としても実現することができる。なお、図１５は、実施の形態に係る粒子分離装置１００が適用される空気清浄機の一例の外観図である。図１５に示す空気清浄機は、例えば、内部に粒子分離装置１００を備える。
【００７６】
また、例えば、本発明の一態様は、図１６に示すようなエアコンディショナとしても実現することができる。なお、図１６は、実施の形態に係る粒子分離装置１００が適用されるエアコンディショナの一例の外観図である。図１６に示すエアコンディショナは、例えば、内部に粒子分離装置１００を備える。エアコンディショナは、空気清浄機の機能を備えてもよい。
【００７７】
その他、各実施の形態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、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態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。
【符号の説明】
【００７８】
４  電位生成回路
１０  第一電極（電極）
１１，２１  電極要素
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｅ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｅ  電極要素群（第一電極要素群）
１１Ｃ，１１Ｄ，２１Ｃ，２１Ｄ  電極要素群（第二電極要素群）
１３，２３  絶縁膜
２０  第二電極（電極）
５０  排出部
５１  第一排出路（分離排出路）
５２  第二排出路（収集排出路）
５３  第三排出路（分離排出路）
５４  第四排出路（収集排出路）
５５  第五排出路（第二集約排出路）
５６  第六排出路（第一集約排出路）
９０ｐ  帯電粒子
１００  粒子分離装置
Ｆ１  第一流路部分（分離流路部分）
Ｆ２  第二流路部分（収集流路部分）
Ｆ３  第三流路部分（分離流路部分）
Ｆ４  第四流路部分（収集流路部分）
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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