(57)【要約】【課題】微少な粒子の捕集効率向上と圧力損失の増加抑制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。【解決手段】  実施形態の集塵装置は、先端を有する放電電極と、前記放電電極に対向する端部をそれぞれ有し、板厚方向に並ぶ、複数の板状導体を備える対向電極と、前記放電電極と前記対向電極の間に電圧を印加するための電源と、を具備する。前記対向電極が、前記先端と近い第１の領域と、この第１の領域より前記先端から遠い第２の領域と、を有し、前記第１の領域内の少なくとも一部の端部の間隔、前記先端との距離、または形状の少なくともいずれかが、前記第２の領域と異なる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端を有する放電電極と、
前記放電電極に対向する端部をそれぞれ有し、板厚方向に並ぶ、複数の板状導体を備える対向電極と、
前記放電電極と前記対向電極の間に電圧を印加するための電源と、を具備し、
前記対向電極が、前記先端と近い第１の領域と、この第１の領域より前記先端から遠い第２の領域と、を有し、
前記第１の領域内の少なくとも一部の端部の間隔、前記先端との距離、または形状の少なくともいずれかが、前記第２の領域と異なる、
集塵装置。
【請求項２】
前記第１の領域内の隣接する端部の高さが異なる
請求項１に記載の集塵装置。
【請求項３】
前記第１の領域内の端部の高さが交互に大きくなる
請求項２に記載の集塵装置。
【請求項４】
前記第１の領域内の端部の高さが、この第１の領域の所定の箇所から順次に大きくまたは小さくなる
請求項２に記載の集塵装置。
【請求項５】
前記第１の領域内の端部の高さが周期性を有する、
請求項４に記載の集塵装置。
【請求項６】
前記隣接する端部の高さの差ΔＨが前記板状導体の間隔Ｄと、次の関係にある
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の集塵装置。
０．２７≦ΔＨ／Ｄ≦３．７
【請求項７】
前記第１の領域内の端部間の間隔が、前記第２の領域内の端部間の間隔より小さい、
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】
前記第１の領域内の端部が、前記第２の領域内の端部より尖っている、
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】
前記第１の領域の幅が、２ｍｍより小さい、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の集塵装置。
【請求項１０】
前記放電電極は、前記電圧が印加されることによって放電し、
前記対向電極は、前記放電によって帯電した塵埃を捕集する、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の集塵装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０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。
【０００４】
大気中の粒子状物質（微粒子）は、人の健康に影響を与える可能性があることから、近年、粒子径が小さい粒子状物質への関心が高まっている。例えば、粒子径が概ね２．５μm以下の微小粒子状物質（ＰＭ２．５）、さらには粒子径が概ね０．１μm以下の超微粒子（ＰＭ０．１）へと、より微細な粒子状物質の健康への影響が問われている。従って、より微少な粒子状物質を除去可能な電気集塵機が求められている。粒径の小さい微小粒子の捕集効率を向上するには、集塵電極の数や密集度を増やすことが有効であるが、フィルタの目を細かくすることと同様、圧力損失の増加に繋がりやすい。圧力損失の増加を極力抑えつつ、微小な粒子の捕集効率を向上することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
本発明は，微少な粒子の捕集効率向上と圧力損失の増加抑制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、先端を有する放電電極と、前記放電電極に対向する端部をそれぞれ有し、板厚方向に並ぶ、複数の板状導体を備える対向電極と、前記放電電極と前記対向電極の間に電圧を印加するための電源と、を具備する。前記対向電極が、前記先端と近い第１の領域と、この第１の領域より前記先端から遠い第２の領域と、を有し、前記第１の領域内の少なくとも一部の端部の間隔、前記先端との距離、または形状の少なくともいずれかが、前記第２の領域と異なる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第1の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】放電電極１１の板状突起部１１２の先端Ｅと対向電極１２との位置関係を表す斜視図である。
【図３】領域Ａの内外での板状体１２１の端部１２２の間隔の一例を表す図である。
【図４】領域Ａの内外での板状体１２１の端部１２２の間隔の一例を表す図である。
【図５】領域Ａの内外での板状体１２１の端部１２２の間隔の一例を表す図である。
【図６】領域Ａの内外での板状体１２１の端部１２２の高さの一例を表す図である。
【図７】領域Ａの内外での板状体１２１の端部１２２の高さの一例を表す図である。
【図８】領域Ａの内外での板状体１２１の端部１２２の形状の一例を表す図である。
【図９】粒子と対向電極１２の距離Ｌと粒子の横方向の速度Ｖの関係を表した図である。
【図１０】粒子と対向電極１２の距離Ｌと粒子の横方向の速度Ｖの関係を表した図である。
【図１１】放電電極１１と対向電極１２を含む全体的な電位分布を表す図である。
【図１２】板状体１２１の端部近傍での電位分布を表す図である。
【図１３】放電電極１１と対向電極１２を含む全体的な横方向電界分布を表す図である。
【図１４】板状体１２１の端部近傍での横方向電界分布を表す図である。
【図１５】第２の実施形態に係る電気集塵機１０ａの構成を示す斜視図である。
【図１６Ａ】板状電極１１１の一例を示す平面図である。
【図１６Ｂ】板状電極１１１の一例を示す平面図である。
【図１６Ｃ】板状電極１１１の一例を示す平面図である。
【図１６Ｄ】板状電極１１１の一例を示す平面図である。
【図１７】板状電極１１１の一例を示す斜視図である。
【図１８Ａ】板状電極１１１の一例を示す斜視図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａの板状電極１１１を示す側面図である。
【図１９】板状電極１１１の一例を示す斜視図である。
【図２０】放電電極１１の一例を示す斜視図である。
【図２１】放電電極１１の一例を示す斜視図である。
【図２２】放電電極１１の製造方法の一例を表す平面図である。
【図２３Ａ】板状電極１１１の電気的接続の一例を表す斜視図である。
【図２３Ｂ】板状電極１１１の電気的接続の一例を表す斜視図である。
【図２４Ａ】板状電極１１１の電気的接続の一例を表す斜視図である。
【図２４Ｂ】板状電極１１１の電気的接続の一例を表す斜視図である。
【図２５Ａ】対向電極１２の一例を表す斜視図である。
【図２５Ｂ】対向電極１２の一例を表す斜視図である。
【図２５Ｃ】対向電極１２の一例を表す斜視図である。
【図２６】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（図示せず）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。したがって、Ｘ軸方向と気流ＡＦの方向は必ずしも厳密に一致する必要はない。
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を有する。
【００１３】
複数の板状電極１１１は、平板形状の導体から構成され、ＹＺ平面に平行な平面上に配置される。
板状電極１１１は、複数の板状突起部（針電極）１１２、接続部１１３を有する。
板状突起部１１２の先端Ｅは、ＹＺ平面に平行な平面上に配置される。
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ている。但し、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、Ｙ軸と平行な軸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】
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。
【００１６】
対向電極１２は、フィン形状を有し、対向電極および集塵電極の双方として機能する。対向電極１２は、基本的に複数の板状体１２１が、間隔Ｄで対向して、Ｚ方向に配置される。但し、後述のように、領域によって、この間隔Ｄが異なることがある。
【００１７】
板状体１２１は、放電電極１１と対向する端部（端面）１２２を有する。複数の板状体１２１の端部１２２は、基本的には、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Ｅ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）をなして略平行に配置される。但し、後述のように、領域によって、この端部（端面）１２２の高さが異なることがある。
板状体１２１間の間隙が、気流ＡＦが通過する流路ＦＰである。
【００１８】
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）。
【００１９】
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、６〜１５ｋＶ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。
【００２０】
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Ｅ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Ｅ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Ｅ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Ｅ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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
板状体１２１の間隔Ｄ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。後述のように、この範囲内で、間隔Ｄが異なることがある。
【００２８】
板状突起部１１２の間隔ｄｚに対する板状体１２１の間隔Ｄの比Ｒ（＝ｄｚ／Ｄ）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。
【００２９】
すなわち、板状体１２１の間隔Ｄ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Ｄ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。
【００３０】
図２は、放電電極１１の板状突起部（針電極）１１２の先端Ｅと対向電極１２の端部１２２の位置関係を表す。
【００３１】
既述のように、端部１２２は基本的には、ＹＺ平面に平行な平面Ｆ上に配置される。
この面Ｆは、板状突起部１１２の先端Ｅに対応して、領域Ａを有する。すなわち、面Ｆは、先端Ｅと近い第１の領域（領域Ａ）と、この領域Ａより先端Ｅから遠い第２の領域（領域Ａ以外の領域（領域Ｂ））に区分される。
【００３２】
詳しくは、領域Ａは、先端Ｅと対応する後述の点Ｃを中心とする所定の領域（例えば、円形状、多角形状）であり、先端Ｅから最も近い領域を少なくとも含む。領域Ａの中心Ｃと先端Ｅを結ぶ線分は、対向電極１２を構成する複数の板状体１２１の端部（端面）１２２が形成する面Ｆと略直交する。これは、本構成において、気流ＡＦと対向電極１２が正対しているためである。より一般的には、先端Ｅから気流ＡＦ方向に伸ばした線分と面Ｆの交点がＣとなり、点Ｃを中心とする領域を領域Ａと考えることができる。
この領域Ａにおいて、少なくとも一部の板状体１２１の端部１２２の間隔または高さ（放電電極１１の先端Ｅとの距離）が、この領域Ａの外部（領域Ｂ）と異なる。
ここでは、領域Ａ、Ｂの境界を矩形としているが、この形状は円形状、楕円形状、三角形状、５以上の多角形状など種々の形状とすることができる。
【００３３】
超微粒子の捕集には、領域Ａにおける構成を工夫することが重要であり、以下、具体例とともに説明していく。
一般に、電気集塵機では、塵埃をどれだけ帯電できるか、帯電した塵埃をどれだけ集塵できるか、が重要である。したがって、集塵効率を上げるには、塵埃の帯電量または／および捕集効率を上げることが必要となる。
帯電量を上げるには、印加電圧の絶対値を大きくすることが考えられる。この方法では、プラズマ密度を上げることにより、流入する塵埃とプラズマ中の荷電粒子との衝突頻度を上げることで、塵埃に付着する電荷量を上げる。
一方、捕集効率を上げるには、集塵電極の数や密集度を上げることが考えられる。これは、フィルタ式空気清浄技術においてフィルタの目を細かくすることと同様の効果がある。
【００３４】
対象とする粒径が小さい場合も、同様に集塵電極の密集度やフィルタの目を細かくする必要がある。
しかし、これは、気流ＡＦへの抵抗の増大を招き、集塵効率は上がるが、同時に圧力損失の増加も引き起こす。特にＰＭ２．５やＰＭ０．１と呼ばれる粒径の小さい微粒子に対してはこの傾向が強くなる。
このように、集塵性能向上と圧力損失低減は、両立が困難である。
【００３５】
本実施形態では、領域Ａの内外での板状体１２１の端部１２２の間隔、高さ、または形状を異ならせることで、集塵性能向上と圧力損失低減の両立を図っている。
【００３６】
図３〜図８は、領域Ａの内外での板状体１２１の端部１２２の間隔、高さ、または形状の一例を表す。
【００３７】
（１）端部１２２の間隔の変化
領域Ａの内外での板状体１２１の端部１２２の間隔が異なる場合につき説明する。
図３では、領域Ａでの板状体１２１の端部１２２の間隔Ｄ１が、領域Ｂでの間隔Ｄより小さい。
図４，図５では、領域Ａでの板状体１２１の端部１２２付近のみで、その間隔Ｄ１が、領域Ａの外での間隔Ｄ０より小さい。図４は、板状体１２１の間に、これより高さの小さい板状体１２１ａが配置されている。図５では、領域Ａに狭い間隔で高さの小さい板状体１２１ａが配置されている。
【００３８】
このように、領域Ａにおいて、少なくとも一部の板状体１２１の端部１２２の間隔を、領域Ｂと異ならせることで、超微粒子（例えば、ＰＭ０．１）を効率的に捕集可能となる。
【００３９】
超微粒子（例えば、ＰＭ０．１）は、微小粒子状物質（例えば、ＰＭ２．５）と対向電極１２に捕集される際の挙動が異なり、板状体１２１の端部１２２付近での電界（横方向（Ｚ軸方向）の電界）の影響が大きい。以下、この詳細を説明する。
【００４０】
図９，図１０はそれぞれ、径が２．５μｍ、０．１μｍの粒子を放電電極１１で帯電させ、対向電極１２で捕集するときの粒子と端部１２２の距離Ｌと粒子の横方向（端部１２２に平行な方向、すなわちＺ軸方向）の速度Ｖの関係を表したものである。
これは、数値シミュレーションの結果である。このシミュレーションでは、プラズマ中の荷電粒子により帯電したと仮定した微粒子の軌跡を追うことで、電気集塵機内の塵埃の動きを模擬している。
【００４１】
図９に示すように、粒子径が２．５μｍの場合、粒子と端部１２２の距離Ｌによらず横方向速度Ｖはあまり変化しない。すなわち、粒子径が２．５μｍの場合、矢印Ｍ０に示すように、粒子は先端Ｅから斜め方向に対向電極１２に向かって進み（横方向にほぼ等速運動）、板状体１２１の間に入り、いずれ板状体１２１の側面に衝突して捕集される。
【００４２】
これに対して、図１０に示されるように、粒子径が０．１μｍの場合、帯電した当初は横方向の速度成分を有するが（矢印Ｍ１），横方向の速度成分は急激に失われ、対向電極１２に向かって直進する（矢印Ｍ２）。粒子径（質量）が小さいことから、空気抵抗により制動され易いためである。
その後、板状体１２１の端部１２２近傍で横方向の速度Ｖを得て（矢印Ｍ３）、板状体１２１の側面に衝突して捕集される（枠Ｒ内に横方向の速度Ｖを得ることが示されている）。粒子径（質量）が小さいことから、板状体１２１の端部１２２近傍の比較的微弱な電界（Ｚ軸方向の横方向電界）の影響を強く受ける。
【００４３】
このように、微小粒子状物質（例えば、ＰＭ２．５）が放電電極１１の先端Ｅでの比較的強い電界によって横方向に加速され、板状体１２１の側面全体で捕集される傾向があるのに対し、超微粒子（例えば、ＰＭ０．１）は、板状体１２１の端部１２２付近での比較的弱い電界によって加速され、端部１２２に近い板状体１２１の側面で捕集される。
このため、（１）板状体１２１の端部１２２付近（すなわち、領域Ａ）での電界を大きくすること、（２）板状体１２１の端部１２２付近（すなわち、領域Ａ）での捕集を促進することが超微粒子（例えば、ＰＭ０．１）の効率的な捕集に寄与する。
【００４４】
図３〜図５のように、放電電極１１の先端Ｅと対応する領域Ａにおいて、板状体１２１（端部１２２）の間隔を小さくすることによって、超微粒子を効率的に捕集することができる。既述のように、超微粒子は先端Ｅの周囲から領域Ａに対してほぼ垂直に入射し、板状体１２１の端部１２２近傍の側面で捕集される傾向にある。このため、板状体１２１の間隔を小さくすることによって、板状体１２１の間を通る超微粒子と板状体１２１の側面の距離を小さくして、超微粒子の捕集を促進できる。
【００４５】
また、板状体１２１の間隔を小さくすることは、板状体１２１の端部１２２近傍での横方向の電界を大きくすることにもなる。これは、図３〜図５中の等電位面Ｓｅを領域Ａ，Ｂで比較することでも理解できる。すなわち、領域Ａでの板状体１２１間の等電位面Ｓｅの傾きが、領域Ｂでの板状体１２１間の等電位面Ｓｅの傾きよりも大きく、領域Ａの板状体１２１間、特に、端部１２２付近での横方向（Ｚ軸方向）の電界が領域Ｂよりも大きい。この横方向の電界も超微粒子の効率的な捕集に寄与する。
【００４６】
領域を限らず対向電極１２全体において、板状体１２１の間隔Ｄを小さくする（密度を大きくする）ことも考えられる。このようにしても超微粒子の捕集効率を向上できる。
しかし、領域Ａから大きく外れた箇所（領域Ｂ）で板状体１２１の間隔Ｄを小さくしても、帯電した超微粒子はこの外れた領域には届かないので、超微粒子の捕集効率向上には結び付かない。また、この場合、対向電極１２を通過する流体の圧力損失が大きくなる。すなわち、対向電極１２を通過する流体の流量が低下し、電気集塵機１０の処理能力が低下することになる。
【００４７】
以上のように、板状体１２１の間隔を小さくする範囲を放電電極１１の先端Ｅと対応する領域Ａとするのが、圧力損失の増加を抑制し、ひいては電気集塵機１０の処理能力を大きくするのに有効である。
【００４８】
また、図４，図５のように、領域Ａの板状体１２１の端部１２２付近に限って、板状体１２１の間隔を小さくすることが、圧力損失の増加を抑制し、ひいては電気集塵機１０の処理能力を大きくするのにより有効である。
【００４９】
さらに、図５のように、領域Ａにおいては、板状体１２１の端部１２２付近に限って、長さの短い板状体１２１ａを配置しても良い。このようにすることで、電気集塵機１０の処理能力をさらに大きくできる。
【００５０】
この場合、主として領域Ａで超微粒子を捕集し、領域Ｂで微小粒子状物質を捕集することになる。すなわち、対向電極１２の部位によって、捕集対象が分担される。この結果、領域Ａにおける微小粒子状物質（例えば、ＰＭ２．５）の捕集効率は低下することになる。しかし、超微粒子の捕集を優先するのであれば、微小粒子状物質の捕集の多少の低下は許容できる。
【００５１】
（２）端部１２２の高さの変化
領域Ａの内外での板状体１２１の端部１２２の高さが異なる場合につき説明する。
図６では、領域Ａにおいて、板状体１２１の端部１２２の高さが、交互に変化している。
図７では、領域Ａにおいて、中心Ｃから板状体１２１の端部１２２の高さが順次に大きくなっている。この逆に、中心Ｃから板状体１２１の端部１２２の高さが順次に小さくなってもよい（図７とは、高さの変化の正負が異なる）。なお、この理由は後述する。
【００５２】
図６，図７のように、領域Ａにおいて、隣接する板状体１２１の端部１２２の高さを異ならせると、板状体１２１の端部１２２での横方向電界が大きくなり、超微粒子（例えば、ＰＭ０．１）の捕集効率が向上する。
【００５３】
仮に電界の方向が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、電界がＺ軸方向成分（横方向電界）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。
【００５４】
図１１〜図１４は、放電電極１１（板状突起部１１２）と、対向電極１２（板状体１２１）間に電圧を印加した場合の電位、横方向電界の分布を表す。
領域Ａにおいて、隣接する板状体１２１の高さを異ならせている。板状突起部１１２に−６０００Ｖの電圧を印加し、板状体１２１の電圧を０Ｖとした。
【００５５】
図１１、図１３はそれぞれ、放電電極１１と対向電極１２を含む全体的な電位分布および横方向電界分布を表す。
図１２、図１４はそれぞれ、板状体１２１の端部１２２近傍での電位分布および横方向電界分布を表す。
【００５６】
領域Ａの板状体１２１の端部１２２近傍において、電位分布の変化が大きく、横方向電界強度が他の領域での約２倍になることが確認された。
この電界強度は、放電電極１１の先端Ｅ近傍での電界よりかなり小さい（約１／１０）。しかし、図１０に示すように、領域Ａ以外であっても板状体１２１の端部１２２近傍での横電界が超微粒子の捕集に有効であることを考慮すると、横方向電界強度が約２倍になることで、超微粒子（例えば、ＰＭ０．１）の捕集効率が大きく向上することになる。
【００５７】
図７のように、中心Ｃから板状体１２１の端部１２２の高さを順次に異ならせると、横方向電界が大きくなる。このとき、高さの変化の正負が異なっても（中心Ｃから端部１２２の高さが順次に小さくなっても）、隣接する端部１２２間で横方向電界が発生する。
ここで、端部１２２付近での等電位面Ｓｅは、平均的には、端部１２２のなす面Ｓに沿って傾くことになる。図７では（中心Ｃから端部１２２の高さが順次に大きくなる場合、すなわち面Ｓが凹状の場合）、帯電した超微粒子（例えば、ＰＭ０．１）はこの平均的な等電位面にほぼ垂直に入射する傾向となり、平均的な等電位面が平面状の場合と比べて、より広い範囲から帯電した超微粒子を引きつけることができる。
【００５８】
図７のように面Ｓが凹状の場合、どちらかと言えば、超微粒子より粒径の大きい微小粒子状物質の捕集効率が向上する。既述のように、微小粒子状物質は、斜め方向に対向電極１２に向かって進むことから、超微粒子より平均的な等電位面の影響を受け易い。すなわち、微小粒子状物質の捕集には、図７の方向に高さを変化させた方が好ましい。
【００５９】
気流ＡＦの流速、印加電圧（電界）等に依存するが、流体の圧力損失および超微粒子の捕集効率の双方を考慮すると次のように設定することが好ましい。
領域Ａの幅は、好ましくは２〜１０ｍｍ、より好ましくは、３〜７ｍｍ（例えば、５ｍｍ程度）である。一般的な電気集塵に用いられる印加電圧数ｋＶ程度の放電では、プラズマ領域（塵埃Ｐｔに電荷を与える領域）は数ｍｍ程度であり、超微粒子はこの領域からＺ方向に高々数ｍｍ程度しか移動しないためである。
領域Ａの幅は、Ｙ方向および／またはＺ方向の領域Ａ，Ｂの境界の間隔として定義できる。例えば、領域Ａの平面形状が正方形の場合、領域Ａの幅は、この正方形の辺の長さに対応する。また、領域Ａの平面形状が円形の場合、領域Ａの幅は、この円の直径に対応する。
【００６０】
図６での段差ΔＨ１は、好ましくは０．１〜５ｍｍ、より好ましくは、１〜３ｍｍ（例えば、２ｍｍ程度）である。段差ΔＨ１が大きすぎると、放電電極１１と対向電極１２の間の距離が不均一となり、放電が不均一になる（放電が不安定になる）可能性がある。
【００６１】
図７での中心は、凹んでいる方が突出している方より好ましい。既に述べたように、先端Ｅから放射状に広がる微粒子に対して正対させることができるからである。
このときの段差ΔＨ２は、好ましくは０．１〜５ｍｍ、より好ましくは、１〜２ｍｍ（例えば、１ｍｍ程度）である。
ここで、段差ΔＨ２の総和（総段差）ΔＨｔ（中心Ｃの板状体１２１の高さと領域Ｂの板状体１２１の高さの差）も、ある範囲に制限することが好ましい。総段差ΔＨｔが大きすぎると、放電電極１１と対向電極１２の間の距離が不均一となり、放電が不均一になる（放電が不安定になる）可能性がある。また、総段差ΔＨｔが小さすぎると、横方向電界が小さく、超微粒子の効率的な捕集が困難となる。具体的には、総段差ΔＨｔは、好ましくは１〜１０ｍｍ、より好ましくは、１〜７ｍｍ（例えば、５ｍｍ）である。
このように、段差ΔＨ２および総段差ΔＨｔを設定したとき、全体での段差の数は、好ましくは５〜３０段、より好ましくは、１０〜２０段（例えば、１０段）である。
【００６２】
領域Ｂ（領域Ａ以外）での板状体１２１の間隔Ｄ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。
これに対して、図３〜図５での領域Ａでは、板状体１２１の間隔Ｄ１は、好ましくは０．１〜３ｍｍ、より好ましくは、０．５〜２ｍｍ（例えば、１ｍｍ程度）である。
このとき、間隔Ｄ１と間隔Ｄ０の比Ｒｄ（＝Ｄ０／Ｄ１）は、好ましくは１．５〜１０、より好ましくは、２〜５（例えば、３程度）である。
【００６３】
また、板状体１２１ａの高さＨ１は、好ましくは１〜３０ｍｍ、より好ましくは、５〜２０ｍｍ（例えば、１０ｍｍ程度）である。
【００６４】
図６，図７での板状体１２１の端部１２２の高さの差（段差）ΔＨ１、ΔＨ２が、板状体１２１の間隔Ｄと次のような関係にあっても良い。
０．２７  ≦ΔＨ１／Ｄ≦  ３．７
これは、Ｚ方向に対して、板状体１２１の隣接する端部１２２を結ぶ線分がなす角度θが次の範囲にあることを意味する。
１５°≦  θ  ≦  ７５°
【００６５】
この範囲は、間隔Ｄが数ｍｍの場合に段差ΔＨ１、ΔＨ２が数ｍｍの範囲になる条件とほぼ一致する。段差ΔＨ１、ΔＨ２が０．０１ｍｍのオーダーでは横方向電界は無視できるほどに小さくなり、段差ΔＨ１、ΔＨ２が数ｃｍのオーダーでは、放電安定性に影響を及ぼす。
【００６６】
角度θが小さ過ぎると、段差ΔＨ１、ΔＨ２が小さく、横方向電界は小さくなる。角度θが大き過ぎると、隣接する端部１２２の距離が大きく、やはり横方向電界は小さくなる。このように、ある程度大きな横方向電界を得るためには、角度θの範囲を設定することが好ましい。角度θ（比ΔＨ１／Ｄ＝ｔａｎθ）を次のように設定することがより好ましい。
３０°≦  θ  ≦  ６０°
１／√３（＝０．５８）  ≦  ΔＨ１／Ｄ  ≦  √３（＝１．７３）
【００６７】
（３）端部１２２の形状の変化
領域Ａの内外での板状体１２１の端部１２２の形状が異なる場合につき説明する。
図８に示すように、領域Ａ内の板状体１２１の端部１２２を尖らせることによって、領域Ａでの端部１２２付近の横方向電界を大きくすることも可能である。尖った端部１２２によって、比較的大きな横方向電界を得て、超微粒子を効果的に集塵できる。
【００６８】
（第２の実施形態）
図１５は、第２の実施形態に係る電気集塵機１０ａの構成を示す斜視図である。
電気集塵機１０ａ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。
【００６９】
放電電極１１は、プラズマ発生用の電極であり、Ｙ方向に並んで配置される複数の板状電極（板状針電極）１１１を有する。
【００７０】
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。
【００７１】
同一の板状電極１１１上の板状突起部１１２の先端Ｅ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Ｅ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Ｅは、ＹＺ平面に平行な平面上に配置される。
【００７２】
板状突起部１１２の先端Ｅ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。
【００７３】
この実施形態においても、放電電極１１の先端Ｅと対応する領域Ａにおいて、少なくとも一部の板状体１２１の端部１２２の間隔、高さ、または形状を、この領域Ａの外部（領域Ｂ）と異ならせることで、超微粒子（例えば、ＰＭ０．１）を効率的に捕集可能となる。
【００７４】
（変形例）
以下、電気集塵機１０の変形例について述べる。
ここで、放電電極１１は、第１、第２の実施形態のいずれに対応しても良い。すなわち、板状突起部（針電極）１１２はＹＺ平面、ＸＺ片面のいずれに沿っていても差し支えない。
【００７５】
（１）板状突起部１１２の形状
図１６Ａ〜図１６Ｄ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。
【００７６】
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１６Ａ参照）。
【００７７】
板状突起部１１２は、非対称な三角形でもよい（図１６Ｂ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。
【００７８】
板状突起部１１２は、複数の突起（先端Ｅが複数に枝分かれ）を有しても良い（図１６Ｃ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１６Ｄ参照）。
【００７９】
図１７、図１９は、板状電極１１１の一例を示す斜視図である。図１８Ａ、図１８Ｂは、板状電極１１１の一例を示す斜視図および側面図である。
【００８０】
板状突起部１１２は、折り曲げられていても良い（図１７参照）。
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１８Ａ，図１８Ｂ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。
【００８１】
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１９参照）。
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、第２の実施形態の板状電極１１１の板状突起部１１２を折り曲げたのと同様の形状である。
【００８２】
図２０、図２１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。
【００８３】
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２１参照）。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）。
【００８４】
以下、放電電極１１の製造方法について説明する。
図１６Ａ〜図１６Ｄ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。
【００８５】
図１７，図１８Ａ，図１８Ｂ，図１９、図２０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２１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２２参照）。
【００８６】
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２３Ａ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２３Ｂ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２４Ａ、図２４Ｂ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１７〜図１９参照）。
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。
【００８７】
（２）対向電極１２の形状
図２５Ａ〜図２５Ｃ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２５Ａ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。
【００８８】
対向電極１２は、網目状（図２５Ｂ参照）、ハニカム状（図２５Ｃ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。
【００８９】
図示していないが、放電電極１１の先端Ｅと対応する領域Ａにおいて、少なくとも一部の板状体１２１の端部１２２の間隔、高さ、または形状がこの領域Ａの外部（領域Ｂ）と異なっているものとする。
【００９０】
（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２６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。
【００９１】
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。
【００９２】
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、第１、第２の実施形態の放電電極１１を利用できる。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
以上のように、上記実施形態では、放電電極１１の先端Ｅと対応する領域Ａでの対向電極１２（集塵電極）の端部１２２の間隔、高さ、または形状をこの領域Ａの外部（領域Ｂ）と異ならせる。この結果、径の小さい粒子（例えば、ＰＭ２．５よりも更に小さく、軽いＰＭ０．１）の捕集効率の向上と圧力損失の増加抑制の両立が可能となる。
【００９８】
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】
【００９９】
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】
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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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２６】
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