(57)【要約】【課題】流体から粒子を分離し収集する能力の持続性を向上する粒子分離装置等を提供する。【解決手段】帯電粒子を含み所定方向に流れる流体から帯電粒子を分離する粒子分離装置１００は、所定方向と異なる方向に配列された複数の電極要素１１を含む電極１０と、複数の電極要素１１それぞれに電位を印加する電位生成回路４と、電位生成回路４が印加する電位を制御する制御部５とを備える。制御部５は、複数の電極要素１１に、搬送電界領域と捕捉電界領域とを生成するように電位を制御し、搬送電界領域においては、帯電粒子を所定方向と異なる方向に搬送する搬送電界を生成する電位を、電極要素１１に印加し、捕捉電界領域においては、搬送電界と同じ方向の第一捕捉電界と、搬送電界とは逆の方向の第二捕捉電界とを周期的に切り替えて生成する電位を、電極要素１１に印加する。【選択図】図２
2019042632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電粒子を含み所定方向に流れる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、
前記所定方向と異なる方向に配列された複数の電極要素を含む電極と、
前記複数の電極要素それぞれに電位を印加する電位生成回路と、
前記電位生成回路が印加する電位を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記複数の電極要素に、搬送電界領域と捕捉電界領域とを生成するように電位を制御し、
前記搬送電界領域においては、前記帯電粒子を前記所定方向と異なる方向に搬送する搬送電界を生成する電位を、前記電極要素に印加し、
前記捕捉電界領域においては、前記搬送電界と同じ方向の第一捕捉電界と、前記搬送電界とは逆の方向の第二捕捉電界とを周期的に切り替えて生成する電位を、前記電極要素に印加する
粒子分離装置。
【請求項２】
帯電粒子を含み所定方向に流れる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、
前記所定方向と異なる方向に配列された複数の第一電極要素を含む第一電極と、
前記所定方向と異なる方向に配列された複数の第二電極要素を含み、前記第一電極と対向する第二電極と、
前記複数の第一電極要素及び前記複数の第二電極要素それぞれに電位を印加する電位生成回路と、
前記電位生成回路が印加する電位を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記第一電極と前記第二電極との間に、搬送電界領域と捕捉電界領域とを生成するように電位を制御し、
前記搬送電界領域においては、前記帯電粒子を前記所定方向と異なる方向に搬送する搬送電界を生成する電位を、前記第一電極要素及び前記第二電極要素に印加し、
前記捕捉電界領域においては、前記搬送電界と同じ方向の第一捕捉電界と、前記搬送電界とは逆の方向の第二捕捉電界とを周期的に切り替えて生成する電位を、前記第一電極要素及び前記第二電極要素に印加する
粒子分離装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記電極要素の配列方向で隣り合う前記電極要素の間で、前記第一捕捉電界及び前記第二捕捉電界を周期的に切り替えて生成する
請求項１または２に記載の粒子分離装置。
【請求項４】
前記制御部は、複数の前記搬送電界領域と複数の前記捕捉電界領域とを生成し、
少なくとも１つの前記搬送電界領域及び少なくとも１つの前記捕捉電界領域が、交互に配置される
請求項１〜３のいずれか一項に記載の粒子分離装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記捕捉電界領域の位置を、前記電極要素の配列方向に時間的に移動する
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】
前記捕捉電界領域の位置を移動する時間間隔は、前記第一捕捉電界と前記第二捕捉電界とを周期的に切り替える時間間隔よりも長い
請求項５に記載の粒子分離装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記搬送電界領域内を前記帯電粒子が前記搬送電界により通過する時間と、前記捕捉電界領域の位置を移動する時間間隔とを同期させる
請求項５または６に記載の粒子分離装置。
【請求項８】
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１〜７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、流体中の粒子を帯電させる装置が記載されている。また、特許文献２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。特許文献２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】特公平３−４９１９８号公報
【特許文献２】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２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り、装置における塵埃の集塵能力が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は、流体から粒子を分離し収集する能力の持続性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、帯電粒子を含み所定方向に流れる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、前記所定方向と異なる方向に配列された複数の電極要素を含む電極と、前記複数の電極要素それぞれに電位を印加する電位生成回路と、前記電位生成回路が印加する電位を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記複数の電極要素に、搬送電界領域と捕捉電界領域とを生成するように電位を制御し、前記搬送電界領域においては、前記帯電粒子を前記所定方向と異なる方向に搬送する搬送電界を生成する電位を、前記電極要素に印加し、前記捕捉電界領域においては、前記搬送電界と同じ方向の第一捕捉電界と、前記搬送電界とは逆の方向の第二捕捉電界とを周期的に切り替えて生成する電位を、前記電極要素に印加する。
【０００７】
本発明の一態様に係る粒子分離装置は、帯電粒子を含み所定方向に流れる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、前記所定方向と異なる方向に配列された複数の第一電極要素を含む第一電極と、前記所定方向と異なる方向に配列された複数の第二電極要素を含み、前記第一電極と対向する第二電極と、前記複数の第一電極要素及び前記複数の第二電極要素それぞれに電位を印加する電位生成回路と、前記電位生成回路が印加する電位を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第一電極と前記第二電極との間に、搬送電界領域と捕捉電界領域とを生成するように電位を制御し、前記搬送電界領域においては、前記帯電粒子を前記所定方向と異なる方向に搬送する搬送電界を生成する電位を、前記第一電極要素及び前記第二電極要素に印加し、前記捕捉電界領域においては、前記搬送電界と同じ方向の第一捕捉電界と、前記搬送電界とは逆の方向の第二捕捉電界とを周期的に切り替えて生成する電位を、前記第一電極要素及び前記第二電極要素に印加する。
【０００８】
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。
【０００９】
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】
【００１０】
本発明に係る粒子分離装置等によれば、流体から粒子を分離し収集する能力の持続性を向上することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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、図４の第一電極、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７】図７は、図２の排出部の構成を示す断面側面図である。
【図８】図８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９Ａ】図９Ａは、実施の形態において第一電極及び第二電極の間に生成される電界の第一状態を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、実施の形態において第一電極及び第二電極の間に生成される電界の第二状態を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、変形例１において第一電極及び第二電極の間に生成される電界の第一状態を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、変形例１において第一電極及び第二電極の間に生成される電界の第二状態を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、変形例２において第一電極及び第二電極の間に生成される電界の第一状態を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、変形例２において第一電極及び第二電極の間に生成される電界の第二状態を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、変形例３において第一電極及び第二電極の間に生成される電界の第一状態を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、変形例３において第一電極及び第二電極の間に生成される電界の第二状態を示す図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、変形例４において第一電極及び第二電極の間に生成される電界の第一状態を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、変形例４において第一電極及び第二電極の間に生成される電界の第二状態を示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、変形例５において第一電極及び第二電極の間に生成される電界の第一状態を示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、変形例５において第一電極及び第二電極の間に生成される電界の第二状態を示す図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、変形例５において第一電極及び第二電極の間に生成される電界の第三状態を示す図である。
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、変形例５において第一電極及び第二電極の間に生成される電界の第四状態を示す図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、図１４Ａの第一状態において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１５Ｂ】図１５Ｂは、図１４Ｂの第二状態において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１５Ｃ】図１５Ｃは、図１４Ｃの第三状態において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１５Ｄ】図１５Ｄは、図１４Ｄの第四状態において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１６】図１６は、搬送電界領域の２つの電極要素間に印加される電位差と、帯電粒子の粒径と、同期周波数との関係の一例を示す図である。
【図１７】図１７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１８】図１８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１９】図１９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】
【００１２】
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。
【００１３】
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。また、本明細書及び特許請求の範囲では、「装置」とは、１つの装置を意味し得るだけでなく、複数の装置からなるシステムも意味し得る。
【００１４】
［実施の形態］
［１−１．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。
【００１５】
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。
【００１６】
図１に示すように、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、電位生成回路４が生成する電位を制御する制御部５とを備える。さらに、図２に示すように、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。
【００１７】
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Ｘ軸方向としている。本実施の形態では、Ｘ軸正方向に気体が流れる。Ｘ軸に垂直な鉛直方向をＹ軸方向とし、上方から下方に向かう方向を、Ｙ軸正方向としている。Ｘ軸及びＹ軸に垂直な水平方向をＺ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。ここで、Ｘ軸正方向は、所定の方向の一例であり、Ｙ軸方向は、所定の方向と異なる方向の一例である。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、Ｚ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、ＸＹ平面と略平行に配置され、これらの間にＸ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、例えば接地され得る。
【００２１】
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、互いに間隔をあけて略平行に、Ｚ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、Ｚ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、ＸＹ平面と略平行に配置され、これらの間にＸ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。
【００２２】
図４及び図５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、図４の第一電極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。
【００２３】
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。
【００２４】
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Ｘ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、Ｘ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のうちの複数の第一相電極要素１１ａには、第一相の電位が印加され、複数の第二相電極要素１１ｂには、第二相の電位が印加され、複数の第三相電極要素１１ｃには、第三相の電位が印加され、複数の第四相電極要素１１ｄには、第四相の電位が印加される。これに限定するものではないが、本実施の形態では、第一相電極要素１１ａ、第二相電極要素１１ｂ、第三相電極要素１１ｃ及び第四相電極要素１１ｄは、Ｙ軸正方向にこの順を繰り返すように並ぶ。ここで、電極要素１１は、第一電極要素の一例である。
【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、Ｘ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、Ｘ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のうちの複数の第一相電極要素２１ａには、第一相の電位が印加され、複数の第二相電極要素２１ｂには、第二相の電位が印加され、複数の第三相電極要素２１ｃには、第三相の電位が印加され、複数の第四相電極要素２１ｄには、第四相の電位が印加される。これに限定するものではないが、本実施の形態では、第一相電極要素２１ａ、第二相電極要素２１ｂ、第三相電極要素２１ｃ及び第四相電極要素２１ｄは、Ｙ軸正方向にこの順で並ぶ。ここで、電極要素２１は、第二電極要素の一例である。
【００２６】
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。
【００２７】
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。電位生成回路４は、制御部５による制御のもと、電極要素１１及び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、電極要素１１及び２１の周囲に電界を生成する。具体的には、図５において、Ｙ軸方向で隣り合う２つの電極要素１１間に、一方から他方に向かうＹ軸正方向又はＹ軸負方向の電界が発生する。同様に、Ｙ軸方向で隣り合う２つの電極要素２１間に、一方から他方に向かうＹ軸正方向又はＹ軸負方向の電界が発生する。上述のように生成された電界は、気体が流れる方向であるＸ軸方向と異なる方向に、具体的には、電極要素１１及び２１の配列方向に移動させるように、静電力（クーロン力とも呼ばれる）を、帯電粒子９０ｐに与える。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、制御部５による制御のもと、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、四相の電位を印加する。
【００２８】
制御部５は、電位生成回路４に印加する電位を制御する。具体的には、制御部５は、電位生成回路４に印加する四相の電位の大きさ、タイミング及び印加期間を制御する。例えば、電位生成回路４が、電位の印加先を切り替える回路を備える場合、制御部５は、当該回路の切り替えを制御してもよい。制御部５は、ＣＰＵ又はＤＳＰ等のプロセッサ、並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリなどからなる処理回路により構成されてもよい。制御部５の一部又は全部の機能は、ＣＰＵ又はＤＳＰがＲＡＭを作業用のメモリとして用いてＲＯＭに記録されたプログラムを実行することによって達成されてもよい。また、制御部５の一部又は全部の機能は、電子回路又は集積回路等の専用のハードウェア回路によって達成されてもよい。制御部５の一部又は全部の機能は、上記のソフトウェア機能とハードウェア回路との組み合わせによって構成されてもよい。
【００２９】
図６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６は、図１の電位生成回路４の回路構成の一例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７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８から、信号発生回路７を介して、直流電圧が印加される。直流電圧源８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７を介して直流電圧源８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】
第一インバータ回路６ａは、複数の電極要素１１及び２１のうちの第一相電極要素１１ａ及び２１ａに電位を印加する。第二インバータ回路６ｂは、複数の電極要素１１及び２１のうちの第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂに電位を印加する。第三インバータ回路６ｃは、複数の電極要素１１及び２１のうちの第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃに電位を印加する。第四インバータ回路６ｄは、複数の電極要素１１及び２１のうちの第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄに電位を印加する。
【００３１】
信号発生回路７は、制御部５の制御のもと、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７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出力期間とを決定する。インバータ回路６ａ〜６ｄはそれぞれ、信号発生回路７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出力期間とで、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、第一相電極要素１１ａ及び２１ａ、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂ、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃ、並びに、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄそれぞれに対して、第一電位「＋Ｖ（プラス電位、単位：ボルト）」、第二電位「０」、第三電位「−Ｖ（マイナス電位、単位：ボルト）」及び第四電位「０」のいずれかを印加し、さらに、印加電位を周期的にローテーションする。
【００３２】
図７を参照すると、排出部５０の構成が示されている。なお、図７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をそれぞれ、少なくとも１つ備えている。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、この順を繰り返すようにＹ軸正方向に並んで配置され、互いに仕切られた状態でＸ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及び第四排出路５４のＸ軸正方向の下流側に、第五排出路５５及び第六排出路５６をそれぞれ少なくとも１つ備えている。第一排出路５１及び第三排出路５３は、第五排出路５５で合流する。第二排出路５２及び第四排出路５４は、第六排出路５６で合流する。第五排出路５５及び第六排出路５６は、Ｘ軸方向に延びる。第五排出路５５は、少なくとも１つの第一排出路５１及び少なくとも１つの第三排出路５３と連通してもよく、第六排出路５６は、少なくとも１つの第二排出路５２及び少なくとも１つの第四排出路５４と連通してもよい。また、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はそれぞれ、本実施の形態では、Ｙ軸方向に並ぶ３つの電極要素１１の間の空間、及び、Ｙ軸方向に並ぶ３つの電極要素２１の間の空間と連通するが、これに限定されない。
【００３３】
［１−２．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。制御部５は、電位生成回路４を制御し、インバータ回路６ａ〜６ｄに対して、図８に示すような出力電位、出力タイミング及び出力期間で、電位を生成させる。図８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８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、各時刻間の印加期間は等しく、期間ｔｐである。第二インバータ回路６ｂ及び第四インバータ回路６ｄはそれぞれ、出力電位を「０」として一定に維持した電位を、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂ並びに第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄに印加する。第一インバータ回路６ａは、出力電位「＋Ｖ」と出力電位「０」とを、期間ｔｐ経過毎に繰り返し切り替えた電位を、第一相電極要素１１ａ及び２１ａに印加する。第三インバータ回路６ｃは、出力電位「＋Ｖ」と出力電位「−Ｖ」とを、期間ｔｐ経過毎に繰り返し切り替えた電位を、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃに印加する。以降において、出力電位「＋Ｖ」を、出力電位「Ｖ」とも記載する。
【００３４】
期間ｔｐ毎の印加電位の切り替えによって、第一電極１０及び第二電極２０の間には、図９Ａ及び図９Ｂに示す電界が交互に繰り返し生成される。なお、図９Ａ及び図９Ｂはそれぞれ、実施の形態において第一電極１０及び第二電極２０の間に生成される電界の第一状態及び第二状態を、図５と同様に示す図である。
【００３５】
具体的には、図９Ａに示す第一状態では、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄと第一相電極要素１１ａ及び２１ａとの間の領域である第一搬送電界領域ＴＡ１において、第一相電極要素１１ａ及び２１ａそれぞれから第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄに向かう凸の弧状の第一搬送電界が生成される。さらに、第一相電極要素１１ａ及び２１ａと第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂとの間の領域である第二搬送電界領域ＴＡ２において、第一相電極要素１１ａ及び２１ａそれぞれから第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂに向かう凸の弧状の第二搬送電界が生成される。
【００３６】
また、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂと第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃとの間の領域である第一捕捉電界領域ＣＡ１において、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂそれぞれから第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃに向かう凸の弧状の捕捉電界が生成される。さらに、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃと第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄとの間の領域である第二捕捉電界領域ＣＡ２において、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄそれぞれから第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃに向かう凸の弧状の捕捉電界が生成される。
【００３７】
図９Ｂに示す第二状態では、第一搬送電界領域ＴＡ１において、第一搬送電界は生成されず、第二搬送電界領域ＴＡ２において、第二搬送電界は生成されない。また、第一捕捉電界領域ＣＡ１において、捕捉電界は、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃそれぞれから第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂに向かって凸の弧状に生成される。つまり、第二状態の捕捉電界の向きは、第一状態の捕捉電界の向きと反対である。さらに、第二捕捉電界領域ＣＡ２において、捕捉電界は、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃそれぞれから第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄに向かって凸の弧状に生成される。つまり、第二状態の捕捉電界の向きは、第一状態の捕捉電界の向きと反対である。
【００３８】
第一状態及び第二状態が繰り返されることによって、第一搬送電界領域ＴＡ１では、帯電粒子９０ｐを第二捕捉電界領域ＣＡ２に搬送するＹ軸負方向の第一搬送電界が周期的に生成される。このため、第一搬送電界領域ＴＡ１内の帯電粒子９０ｐは、クーロン力によって、第二捕捉電界領域ＣＡ２に搬送される。第二搬送電界領域ＴＡ２では、帯電粒子９０ｐを第一捕捉電界領域ＣＡ１に搬送するＹ軸正方向の第二搬送電界が周期的に生成される。このため、第二搬送電界領域ＴＡ２内の帯電粒子９０ｐは、クーロン力によって、第一捕捉電界領域ＣＡ１に搬送される。第一搬送電界領域ＴＡ１及び第二搬送電界領域ＴＡ２は、Ｙ軸方向に連続して位置し、１つの搬送電界領域群ＴＡを形成する。
【００３９】
また、第一状態及び第二状態が繰り返されることによって、第一捕捉電界領域ＣＡ１では、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向の捕捉電界が周期的に交互に生成される。よって、捕捉電界は、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向に振動する電界を形成する。第一捕捉電界領域ＣＡ１内の帯電粒子９０ｐは、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向のクーロン力を周期的に交互に受けることによって、第一捕捉電界領域ＣＡ１内に保持される、つまり捕捉される。第二捕捉電界領域ＣＡ２では、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向の捕捉電界が周期的に交互に生成される。よって、捕捉電界は、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向に振動する電界を形成する。第二捕捉電界領域ＣＡ２内の帯電粒子９０ｐは、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向のクーロン力を周期的に交互に受けることによって、第二捕捉電界領域ＣＡ２内に保持される、つまり捕捉される。第一捕捉電界領域ＣＡ１及び第二捕捉電界領域ＣＡ２は、Ｙ軸方向に連続して位置し、１つの捕捉電界領域群ＣＡを形成する。
【００４０】
なお、第一状態及び第二状態を切り替える周期である期間ｔｐは、以下に記載するような条件の少なくとも１つ、より好ましくは両方を満たすことが好ましい。第一条件では、期間ｔｐは、第一捕捉電界領域ＣＡ１内の帯電粒子９０ｐが、捕捉電界によってＹ軸方向に隣の領域にまで搬送されるのに要する時間よりも、短いことが好ましい。さらに、期間ｔｐは、第二捕捉電界領域ＣＡ２内の帯電粒子９０ｐが、捕捉電界によってＹ軸方向に隣の領域にまで搬送されるのに要する時間よりも、短いことが好ましい。例えば、期間ｔｐは、第一捕捉電界領域ＣＡ１及び第二捕捉電界領域ＣＡ２のＹ軸方向の長さの距離を、帯電粒子９０ｐが捕捉電界によって移動するのに要する時間よりも短い時間であってもよい。第一条件は、第一捕捉電界領域ＣＡ１及び第二捕捉電界領域ＣＡ２内の帯電粒子９０ｐが隣の領域の電極要素１１又は１２に付着することを抑制する条件である。
【００４１】
また、第二条件では、期間ｔｐは、第一捕捉電界領域ＣＡ１内の帯電粒子９０ｐが、凸の弧状の捕捉電界によって、Ｚ軸方向に電極間の距離にわたって搬送されるのに要する時間よりも短いことが好ましい。さらに、期間ｔｐは、第二捕捉電界領域ＣＡ２内の帯電粒子９０ｐが、凸の弧状の捕捉電界によって、Ｚ軸方向に電極間の距離にわたって搬送されるのに要する時間よりも短いことが好ましい。上記電極間の距離は、第一電極１０及び第二電極２０の間の空間におけるＺ軸方向の距離である。例えば、期間ｔｐは、第一捕捉電界領域ＣＡ１及び第二捕捉電界領域ＣＡ２において、電極間の距離の１／２の距離を、帯電粒子９０ｐが捕捉電界によって移動するのに要する時間よりも短い時間であってもよい。第二条件は、第一捕捉電界領域ＣＡ１及び第二捕捉電界領域ＣＡ２内の帯電粒子９０ｐが、第一電極１０又は第二電極２０の近傍に偏って分布してしまうことによって、第一電極１０又は第二電極２０の電極要素１１又は２１に付着することを抑制する条件である。
【００４２】
例えば、第一電極１０と第二電極２０との間の距離が、２〜４ｍｍ程度であり、Ｙ軸方向での電極要素間の距離が、２ｍｍ程度であり、帯電粒子の粒径が３μｍ以下である場合、両条件を満たす期間ｔｐの周波数は、２．５ｋＨｚ以上である。また、上記条件下において、帯電粒子の粒径が１μｍ以下である場合、期間ｔｐの周波数は、１．２ｋＨｚ以上である。
【００４３】
上述のように、第一搬送電界領域ＴＡ１、第二搬送電界領域ＴＡ２、第一捕捉電界領域ＣＡ１及び第二捕捉電界領域ＣＡ２が形成されることによって、第一電極１０及び第二電極２０の間に流入した帯電粒子９０ｐは、Ｘ軸正方向に搬送されつつ、第一捕捉電界領域ＣＡ１及び第二捕捉電界領域ＣＡ２に集められる。そして、帯電粒子９０ｐは、第一捕捉電界領域ＣＡ１及び第二捕捉電界領域ＣＡ２内で捕捉された状態でＸ軸正方向に搬送され、排出部５０の第二排出路５２及び第四排出路５４に流出する。なお、第一捕捉電界領域ＣＡ１及び第二捕捉電界領域ＣＡ２はそれぞれ、第二排出路５２又は第四排出路５４に連通する。また、第一搬送電界領域ＴＡ１及び第二搬送電界領域ＴＡ２内では、帯電粒子９０ｐが取り除かれた清浄な空気が、Ｘ軸正方向に流れ、排出部５０の第一排出路５１及び第三排出路５３に流出する。なお、第一搬送電界領域ＴＡ１及び第二搬送電界領域ＴＡ２はそれぞれ、第一排出路５１又は第三排出路５３に連通する。よって、排出部５０の第五排出路５５からは、帯電粒子９０ｐの濃度が低い清浄気流が流出し、第六排出路５６からは、帯電粒子９０ｐの濃度が高い含塵気流が流出する。このように、気体に含まれる帯電粒子９０ｐは、気体から分離され、効率的に第六排出路５６から排出される。このため、帯電粒子９０ｐが、第一電極１０及び第二電極２０に付着することが抑えられる。
【００４４】
［１−３．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、帯電粒子を含み所定方向に流れる流体から帯電粒子を分離する。粒子分離装置１００は、所定方向と異なる方向に配列された複数の電極要素１１を含む第一電極１０と、複数の電極要素１１それぞれに電位を印加する電位生成回路４と、電位生成回路４が印加する電位を制御する制御部５とを備える。制御部５は、複数の電極要素１１に、搬送電界領域と捕捉電界領域とを生成するように電位を制御し、搬送電界領域においては、帯電粒子を所定方向と異なる方向に搬送する搬送電界を生成する電位を、電極要素１１に印加し、捕捉電界領域においては、搬送電界と同じ方向の第一捕捉電界と、搬送電界とは逆の方向の第二捕捉電界とを周期的に切り替えて生成する電位を、電極要素１１に印加する。
【００４５】
なお、粒子分離装置１００は、所定方向と異なる方向に配列された複数の電極要素２１を含み且つ第一電極１０と対向する第二電極２０をさらに備えてもよい。さらに、制御部５は、第一電極１０と第二電極２０との間に、搬送電界領域と捕捉電界領域とを生成するように電位を制御してもよい。
【００４６】
上記構成において、搬送電界領域内の帯電粒子は、流体と共に所定方向に流れつつ、搬送電界によって所定方向と異なる方向に搬送される。これにより、搬送電界領域内の帯電粒子は、捕捉電界領域に搬送され得る。また、捕捉電界領域内の帯電粒子は、周期的に方向を変える第一捕捉電界及び第二捕捉電界によって、捕捉電界領域内で捕捉されつつ、流体と共に所定方向に流れる。よって、帯電粒子は、捕捉電界領域に集められ、捕捉電界領域内を通って下流に流れる。これにより、第一電極１０への帯電粒子の付着が抑えられる。従って、粒子分離装置１００は、流体から粒子を分離し収集する能力の持続性を向上することができる。
【００４７】
実施の形態に係る粒子分離装置１００において、制御部５は、電極要素１１の配列方向で隣り合う電極要素１１の間で、第一捕捉電界及び第二捕捉電界を周期的に切り替えて生成する。上記構成において、隣り合う２つの電極要素１１の間で捕捉電界領域が形成される。これにより、電極要素１１の配列方向での捕捉電界領域の幅を小さくすることができ、第一捕捉電界及び第二捕捉電界による電界の振動を発生することが容易になる。振動する電界は、帯電粒子を捕捉電界領域内に捕捉し保持することが容易である。また、第一電極１０において、捕捉電界領域の位置及び広さの設定が容易になる。例えば、第一電極１０において搬送電界領域が占める領域の方が捕捉電界領域が占める領域よりも大きい場合、第一電極１０を通って排出部５０に排出される気体において、清浄気流が占める割合が多くなる。よって、流体から帯電粒子の効率的な分離が可能になる。
【００４８】
実施の形態に係る粒子分離装置１００において、制御部５は、複数の搬送電界領域と複数の捕捉電界領域とを生成する。さらに、少なくとも１つの搬送電界領域及び少なくとも１つの捕捉電界領域が、交互に配置される。上記構成において、少なくとも１つの捕捉電界領域の隣に、少なくとも１つの搬送電界領域が位置する。このため、捕捉電界領域及び搬送電界領域が隣り合う。よって、搬送電界領域から捕捉電界領域への帯電粒子の搬送効率が向上する。
【００４９】
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、帯電粒子の分離機能を向上することができる。
【００５０】
［変形例１］
粒子分離装置の変形例１を説明する。粒子分離装置の制御部５は、実施の形態では、第一搬送電界領域ＴＡ１及び第二搬送電界領域ＴＡ２において、期間ｔｐを周期として周期的に第一搬送電界及び第二搬送電界を発生させていたが、本変形例では、連続的に発生させる。以下において、実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００５１】
図１０Ａ及び図１０Ｂには、変形例１において第一電極１０及び第二電極２０の間に生成される電界の第一状態及び第二状態を示す図が、示されている。制御部５は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す第一状態及び第二状態のいずれにおいても、第一相電極要素１１ａ及び２１ａに出力電位「Ｖ」の電位を印加する。制御部５は、第一状態及び第二状態のいずれにおいても、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂに出力電位「０」の電位を印加する。制御部５は、第一状態において、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃに出力電位「−Ｖ」の電位を印加し、第二状態において、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃに出力電位「Ｖ」の電位を印加する。制御部５は、第一状態及び第二状態のいずれにおいても、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄに出力電位「０」の電位を印加する。
【００５２】
上述のような変形例１に係る粒子分離装置によっても、実施の形態と同様の効果が得られる。さらに、粒子分離装置において、第一搬送電界及び第二搬送電界が連続的に生成されるため、第一搬送電界領域ＴＡ１及び第二搬送電界領域ＴＡ２から第一捕捉電界領域ＣＡ１及び第二捕捉電界領域ＣＡ２への帯電粒子の搬送能力が向上する。
【００５３】
［変形例２］
粒子分離装置の変形例２を説明する。粒子分離装置の制御部５は、変形例１では、第一状態及び第二状態の間で搬送電界を同一の領域に生成したが、本変形例では、搬送電界を生成する領域を変更する。以下において、実施の形態及び変形例１と異なる点を中心に説明する。
【００５４】
図１１Ａ及び図１１Ｂには、変形例２において第一電極１０及び第二電極２０の間に生成される電界の第一状態及び第二状態を示す図が、示されている。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、本変形例では、各相の電極要素の配置も、変形例１から変更されている。具体的には、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄを中心として、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向それぞれに、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃ、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂ、並びに、第一相電極要素１１ａ及び２１ａがこの順で配置されている。また、第一相電極要素１１ａ及び２１ａを中心として、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向それぞれに、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂ、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃ、並びに、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄがこの順で配置されてもいる。
【００５５】
図１１Ａに示すように、第一状態では、制御部５は、第一相電極要素１１ａ及び２１ａに出力電位「Ｖ」の電位を印加し、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂに出力電位「０」の電位を印加し、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃに出力電位「−Ｖ」の電位を印加し、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄに出力電位「−Ｖ」の電位を印加する。
【００５６】
また、図１１Ｂに示すように、第二状態では、制御部５は、第一相電極要素１１ａ及び２１ａに出力電位「−Ｖ」の電位を印加し、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂに出力電位「−Ｖ」の電位を印加し、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃに出力電位「０」の電位を印加し、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄに出力電位「Ｖ」の電位を印加する。
【００５７】
上述より、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂと第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃとの間に、周期的に方向を変える捕捉電界が生成され、捕捉電界領域ＣＡ１が形成される。本変形例では、１つの捕捉電界領域ＣＡ１が、１つの捕捉電界領域群ＣＡを形成する。
【００５８】
第一状態では、第一相電極要素１１ａ及び２１ａと第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂとの間に、搬送電界が生成され、第一搬送電界領域ＴＡ１及び第二搬送電界領域ＴＡ２が形成される。第一搬送電界領域ＴＡ１及び第二搬送電界領域ＴＡ２は、Ｙ軸方向に隣接し、１つの搬送電界領域群ＴＡａを形成する。第一搬送電界領域ＴＡ１で生成される第一搬送電界の向きは、第一搬送電界領域ＴＡ１に隣接する捕捉電界領域ＣＡ１の捕捉電界の向きと同じである。第二搬送電界領域ＴＡ２で生成される第二搬送電界の向きは、第二搬送電界領域ＴＡ２に隣接する捕捉電界領域ＣＡ１の捕捉電界の向きと同じである。第一搬送電界領域ＴＡ１及び第二搬送電界領域ＴＡ２それぞれから捕捉電界領域ＣＡ１への帯電粒子の搬送が、捕捉電界によって阻まれることが抑えられる。
【００５９】
第二状態では、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃと第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄとの間に、搬送電界が生成され、第一搬送電界領域ＴＡ１及び第二搬送電界領域ＴＡ２が形成される。第一搬送電界領域ＴＡ１及び第二搬送電界領域ＴＡ２は、Ｙ軸方向に隣接し、１つの搬送電界領域群ＴＡｂを形成する。搬送電界領域群ＴＡａ及びＴＡｂはいずれも、２つの捕捉電界領域ＣＡ１の間に位置するが、互いの位置が異なる。第一搬送電界領域ＴＡ１で生成される第一搬送電界の向きは、第一搬送電界領域ＴＡ１に隣接する捕捉電界領域ＣＡ１の捕捉電界の向きと同じである。第二搬送電界領域ＴＡ２で生成される第二搬送電界の向きは、第二搬送電界領域ＴＡ２に隣接する捕捉電界領域ＣＡ１の捕捉電界の向きと同じである。第一搬送電界領域ＴＡ１及び第二搬送電界領域ＴＡ２それぞれから捕捉電界領域ＣＡ１への帯電粒子の搬送が、捕捉電界によって阻まれることが抑えられる。
【００６０】
上述のような変形例２に係る粒子集塵装置によっても、流体から粒子を分離し収集する能力の持続性を向上することが可能である。さらに、粒子分離装置では、隣接する捕捉電界領域及び搬送電界領域において、捕捉電界の向きと搬送電界の向きとが同じであるため、互いの反発が抑えられる。これにより、搬送電界領域から捕捉電界領域への帯電粒子の搬送が円滑になる。
【００６１】
［変形例３］
粒子分離装置の変形例３を説明する。粒子分離装置の制御部５は、実施の形態では、搬送電界領域及び捕捉電界領域を同一の割合で生成したが、本変形例では、搬送電界領域の割合の方を捕捉電界領域の割合よりも大きくする。以下において、実施の形態並びに変形例１及び２と異なる点を中心に説明する。
【００６２】
図１２Ａ及び図１２Ｂには、変形例３において第一電極１０及び第二電極２０の間に生成される電界の第一状態及び第二状態を示す図が、示されている。図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、本変形例では、各相の電極要素の配置は、変形例２と同じである。
【００６３】
図１２Ａに示すように、第一状態では、制御部５は、第一相電極要素１１ａ及び２１ａに出力電位「２Ｖ」の電位を印加し、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂに出力電位「Ｖ」の電位を印加し、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃに出力電位「０」の電位を印加し、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄに出力電位「−Ｖ」の電位を印加する。
【００６４】
また、図１２Ｂに示すように、第二状態では、制御部５は、第一相電極要素１１ａ及び２１ａに出力電位「０」の電位を印加し、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂに出力電位「０」の電位を印加し、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃに出力電位「０」の電位を印加し、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄに出力電位「Ｖ」の電位を印加する。
【００６５】
上述より、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄと第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃとの間に、周期的に方向を変える捕捉電界が生成され、捕捉電界領域ＣＡ１及びＣＡ２が形成される。第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄにおいて、捕捉電界領域ＣＡ１及びＣＡ２が隣接し、１つの捕捉電界領域群ＣＡを形成する。
【００６６】
第一状態では、第一相電極要素１１ａ及び２１ａと第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂとの間に、搬送電界が生成され、搬送電界領域ＴＡ１及びＴＡ２が形成される。さらに、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂと第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃとの間に、搬送電界が生成され、搬送電界領域ＴＡ３及びＴＡ４が形成される。２つの捕捉電界領域群ＣＡの間において、搬送電界領域ＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ３及びＴＡ４が形成され、当該搬送電界領域ＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ３及びＴＡ４は、１つの搬送電界領域群ＴＡを形成する。搬送電界領域群ＴＡ内において、搬送電界領域ＴＡ３、ＴＡ１、ＴＡ２及びＴＡ４がＹ軸正方向にこの順で並ぶ。さらに、隣接する捕捉電界領域及び搬送電界領域において、捕捉電界の向きと搬送電界の向きとが同じである。また、第二状態では、搬送電界は生成されない。
【００６７】
上述のように、捕捉電界領域群ＣＡには２つの捕捉電界領域ＣＡ１及びＣＡ２が含まれ、搬送電界領域群ＴＡには４つの搬送電界領域ＴＡ１〜ＴＡ４が含まれる。よって、捕捉電界領域及び搬送電界領域の割合は、１：２である。
【００６８】
上述のような変形例３に係る粒子分離装置によっても、流体から粒子を分離し収集する能力の持続性を向上することが可能である。さらに、粒子分離装置において、搬送電界領域の割合が捕捉電界領域の割合よりも大きいため、第一電極１０及び第二電極２０を通って排出部５０に排出される気体における清浄気流が占める割合が多くなる。よって、気体から帯電粒子の効率的な分離が可能となる。
【００６９】
［変形例４］
粒子分離装置の変形例４を説明する。変形例３では、第一電極１０及び第二電極２０において、捕捉電界領域及び搬送電界領域の割合が１：２であったが、本変形例では、捕捉電界領域及び搬送電界領域の割合が１：３である。以下において、実施の形態及び変形例１〜３と異なる点を中心に説明する。
【００７０】
図１３Ａ及び図１３Ｂには、変形例４において第一電極１０及び第二電極２０の間に生成される電界の第一状態及び第二状態を示す図が、示されている。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、第一電極１０及び第二電極２０において、第一相電極要素１１ａ及び２１ａを中心として、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向それぞれに、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂ、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃ、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄ、並びに、第五相電極要素１１ｅ及び２１ｅがこの順で配置されている。また、第五相電極要素１１ｅ及び２１ｅを中心として、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向それぞれに、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄ、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃ、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂ、並びに、第一相電極要素１１ａ及び２１ａが、この順で配置されてもいる。
【００７１】
本変形例では、電位生成回路４は、第一インバータ回路６ａ、第二インバータ回路６ｂ、第三インバータ回路６ｃ、第四インバータ回路６ｄに加え、第五インバータ回路（図示せず）を備える。第五インバータ回路は、制御部５の制御のもと、第五相電極要素１１ｅ及び２１ｅに電位を印加する。
【００７２】
図１３Ａに示すように、第一状態では、制御部５は、第一相電極要素１１ａ及び２１ａに出力電位「３Ｖ」の電位を印加し、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂに出力電位「２Ｖ」の電位を印加し、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃに出力電位「Ｖ」の電位を印加し、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄに出力電位「０」の電位を印加し、第五相電極要素１１ｅ及び２１ｅに出力電位「−Ｖ」の電位を印加する。
【００７３】
また、図１３Ｂに示すように、第二状態では、制御部５は、第一相電極要素１１ａ及び２１ａに出力電位「０」の電位を印加し、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂに出力電位「０」の電位を印加し、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃに出力電位「０」の電位を印加し、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄに出力電位「０」の電位を印加し、第五相電極要素１１ｅ及び２１ｅに出力電位「Ｖ」の電位を印加する。
【００７４】
上述より、第五相電極要素１１ｅ及び２１ｅと第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄとの間に、周期的に方向を変える捕捉電界が生成され、捕捉電界領域ＣＡ１及びＣＡ２が形成される。第五相電極要素１１ｅ及び２１ｅにおいて、捕捉電界領域ＣＡ１及びＣＡ２が隣接し、１つの捕捉電界領域群ＣＡを形成する。
【００７５】
第一状態では、第一相電極要素１１ａ及び２１ａと第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂとの間に、搬送電界が生成され、搬送電界領域ＴＡ１及びＴＡ２が形成される。第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂと第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃとの間に、搬送電界が生成され、搬送電界領域ＴＡ３及びＴＡ４が形成される。第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃと第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄとの間に、搬送電界が生成され、搬送電界領域ＴＡ５及びＴＡ６が形成される。２つの捕捉電界領域群ＣＡの間において、搬送電界領域ＴＡ５、ＴＡ３、ＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ４及びＴＡ６が、Ｙ軸正方向にこの順で並んで形成され、１つの搬送電界領域群ＴＡを形成する。さらに、隣接する捕捉電界領域及び搬送電界領域において、捕捉電界の向きと搬送電界の向きとが同じである。また、第二状態では、搬送電界は生成されない。そして、捕捉電界領域及び搬送電界領域の割合は、１：３である。
【００７６】
上述のような変形例４に係る粒子分離装置によっても、流体から粒子を分離し収集する能力の持続性を向上することが可能である。さらに、変形例３と比較して、本変形例では、搬送電界領域の割合が、捕捉電界領域の割合よりもより大きくなるため、第一電極１０及び第二電極２０を通って排出部５０に排出される気体における清浄気流が占める割合も多くなる。よって、気体から帯電粒子の効率的な分離が可能となる。
【００７７】
［変形例５］
粒子分離装置の変形例５を説明する。実施の形態及び変形例１〜４では、第一電極１０及び第二電極２０において、捕捉電界領域の位置が固定されていたが、本変形例では、捕捉電界領域の位置が時間の経過と共に変化する。以下において、実施の形態及び変形例１〜４と異なる点を中心に説明する。
【００７８】
図１４Ａ〜図１４Ｄには、変形例５において第一電極１０及び第二電極２０の間に生成される電界の第一状態〜第四状態を示す図が、示されている。図１４Ａ〜図１４Ｄに示すように、本変形例では、時間の経過に関わらず、１つの捕捉電界領域群ＣＡａの位置は不変である。捕捉電界領域群ＣＡａを基準とするＹ軸正方向及びＹ軸負方向の捕捉電界領域群の位置が、時間の経過と共に変化する。捕捉電界領域群の位置を変更する時間間隔つまり周期は、捕捉電界の向きを変更する周期である期間ｔｐよりも大幅に長い。
【００７９】
この際、粒子分離装置の制御部５は、第一電極１０及び第二電極２０の各電極要素に印加する電位の相を変更する。本変形例でも、電位生成回路４は、第一インバータ回路６ａ、第二インバータ回路６ｂ、第三インバータ回路６ｃ、第四インバータ回路６ｄ及び第五インバータ回路（図示せず）を備える。さらに、電位生成回路４は、各インバータ回路と電極要素との接続を切り替えるスイッチ回路（図示せず）を備える。制御部５は、スイッチ回路を切り替えることによって、第一インバータ回路６ａ、第二インバータ回路６ｂ、第三インバータ回路６ｃ、第四インバータ回路６ｄ及び第五インバータ回路を接続する電極要素を変更する。
【００８０】
図１４Ａ〜図１４Ｄに示す全ての状態では、制御部５は、第一電極１０及び第二電極２０それぞれの電極要素において、第一相電極要素１１ａ及び２１ａを第一基準電極要素として形成する。さらに、制御部５は、当該第一相電極要素１１ａ及び２１ａを中心として、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向それぞれに隣接する、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂを第二基準電極要素として形成する。
【００８１】
図１４Ａに示す第一状態では、制御部５は、第一基準電極要素１１ａ及び２１ａ並びに第二基準電極要素１１ｂ及び２１ｂを中心として、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向それぞれに、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃ、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂ、第一相電極要素１１ａ及び２１ａ、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂ、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃ、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂ・・・・を、この順で形成する。
【００８２】
このとき、制御部５は、第一相電極要素１１ａ及び２１ａに出力電位「−Ｖ」の電位を印加し、第二相電極要素１１ｂ及び２１ｂに出力電位「０」の電位を印加し、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃに出力電位「Ｖ」の電位を印加する。具体的には、制御部５は、図１５Ａのタイミングチャートに示すように、各電極要素に電位を印加する。なお、図１５Ａ〜図１５Ｄはそれぞれ、第一状態〜第四状態において電位生成回路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。
【００８３】
よって、第一基準電極要素１１ａ及び２１ａと２つの第二基準電極要素１１ｂ及び２１ｂとの間には、２つの捕捉電界領域が形成され、これらは１つの基準捕捉電界領域群ＣＡａを形成する。さらに、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向それぞれで基準捕捉電界領域群ＣＡａに隣接する２つの第一搬送電界領域群ＴＡａが形成される。さらにまた、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向それぞれで２つの第一搬送電界領域群ＴＡａに隣接する２つの捕捉電界領域群ＣＡｂが形成される。また、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向それぞれで２つの捕捉電界領域群ＣＡｂに隣接する２つの第二搬送電界領域群ＴＡｂが形成される。搬送電界領域群ＴＡａ及びＴＡｂはそれぞれ、２つの搬送電界領域を含み、捕捉電界領域群ＣＡｂは、２つの捕捉電界領域を含む。なお、図１４Ａに示す第一電極１０及び第二電極２０の電極要素の構成は、実施の形態と同様である。
【００８４】
図１４Ｂに示す第二状態では、制御部５は、第一基準電極要素１１ａ及び２１ａ並びに第二基準電極要素１１ｂ及び２１ｂを中心として、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向それぞれに、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃ、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄ、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃ、第五相電極要素１１ｅ及び２１ｅ、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃ・・・・を、この順で形成する。このとき、制御部５は、図１５Ｂのタイミングチャートに示すように、各電極要素に電位を印加する。
【００８５】
これにより、１つの搬送電界領域を含む２つの第一搬送電界領域群ＴＡａが、基準捕捉電界領域群ＣＡａに隣接して形成される。さらに、２つの捕捉電界領域群ＣＡｂが第一搬送電界領域群ＴＡａそれぞれに隣接して形成され、２つの第二搬送電界領域群ＴＡｂが捕捉電界領域群ＣＡｂそれぞれに隣接して形成される。第二搬送電界領域群ＴＡｂは、２つの搬送電界領域を含み、捕捉電界領域群ＣＡｂは、２つの捕捉電界領域を含む。
【００８６】
よって、捕捉電界領域群ＣＡｂは、基準捕捉電界領域群ＣＡａに接近するように第一状態からＹ軸方向に移動する。移動距離は、１つの搬送電界領域のＹ軸方向の長さである。
【００８７】
図１４Ｃに示す第三状態では、制御部５は、第一基準電極要素１１ａ及び２１ａ並びに第二基準電極要素１１ｂ及び２１ｂを中心として、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向それぞれに、第一基準電極要素１１ａ及び２１ａ、第二基準電極要素１１ｂ及び２１ｂ、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃ、第二基準電極要素１１ｂ及び２１ｂ、第一基準電極要素１１ａ及び２１ａ・・・・を、この順で形成する。このとき、制御部５は、図１５Ｃのタイミングチャートに示すように、各電極要素に電位を印加する。
【００８８】
これにより、第一搬送電界領域群ＴＡａが消滅する。さらに、２つの捕捉電界領域群ＣＡｂが基準捕捉電界領域群ＣＡａに隣接して形成され、２つの第二搬送電界領域群ＴＡｂが捕捉電界領域群ＣＡｂそれぞれに隣接して形成される。第二搬送電界領域群ＴＡｂは、２つの搬送電界領域を含み、捕捉電界領域群ＣＡｂは、２つの捕捉電界領域を含む。
【００８９】
よって、捕捉電界領域群ＣＡｂは、基準捕捉電界領域群ＣＡａに接近するように第二状態からＹ軸方向に移動する。移動距離は、１つの搬送電界領域のＹ軸方向の長さである。そして、２つの捕捉電界領域群ＣＡｂと基準捕捉電界領域群ＣＡａとが連続し、６つの捕捉電界領域からなる捕捉電界領域群が形成される。
【００９０】
図１４Ｄに示す第四状態では、制御部５は、第一基準電極要素１１ａ及び２１ａ並びに第二基準電極要素１１ｂ及び２１ｂを中心として、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向それぞれに、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃ、第四相電極要素１１ｄ及び２１ｄ、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃ、第五相電極要素１１ｅ及び２１ｅ、第三相電極要素１１ｃ及び２１ｃ・・・・を、この順で形成する。このとき、制御部５は、図１５Ｄのタイミングチャートに示すように、各電極要素に電位を印加する。
【００９１】
これにより、１つの捕捉電界領域を含む２つの捕捉電界領域群ＣＡｂが基準捕捉電界領域群ＣＡａに隣接して形成され、２つの第二搬送電界領域群ＴＡｂが捕捉電界領域群ＣＡｂそれぞれに隣接して形成される。第二搬送電界領域群ＴＡｂは、２つの搬送電界領域を含む。また、２つの第二搬送電界領域群ＴＡｂそれぞれに隣接して、２つの捕捉電界領域を含む２つの捕捉電界領域群ＣＡが形成される。
【００９２】
よって、捕捉電界領域群ＣＡｂは、基準捕捉電界領域群ＣＡａに接近するように第三状態からＹ軸方向に移動する。移動距離は、１つの捕捉電界領域のＹ軸方向の長さである。そして、２つの捕捉電界領域群ＣＡｂと基準捕捉電界領域群ＣＡａとが連続し、４つの捕捉電界領域からなる捕捉電界領域群が形成される。また、制御部５は、第四状態の後、第一状態を形成し、第一状態から第四状態の形成をこの順で繰り返す。
【００９３】
第一状態〜第四状態の遷移を通じて、捕捉電界領域群ＣＡｂが基準捕捉電界領域群ＣＡａに合流し、合流した捕捉電界領域群ＣＡｂ及び基準捕捉電界領域群ＣＡａのＹ軸方向の幅が狭められ、基準捕捉電界領域群ＣＡａの幅に収束する。よって、捕捉電界領域群ＣＡｂに捕捉された帯電粒子は、基準捕捉電界領域群ＣＡａに集められ、基準捕捉電界領域群ＣＡａ内で凝縮されて排出される。
【００９４】
また、捕捉電界領域群ＣＡｂの移動に伴って、搬送電界領域もＹ軸方向に移動する。これにより、搬送電界領域が存在し得る領域が、Ｙ軸方向の広範囲にわたることになる。つまり、搬送電界領域が実質的に拡大することになる。よって、第一電極１０及び第二電極２０を通って排出部５０に排出される気体における清浄気流が占める割合が増加する。従って、気体から帯電粒子の効率的な分離が可能となる。
【００９５】
また、第一状態〜第四状態における各状態間の切り替え周期は、以下に記載するような条件を満たすことが好ましい。この条件では、切り替え周期は、搬送電界領域内の帯電粒子の移動と同期することが好ましい。上述のような第一状態〜第四状態の切り替えにおいて、基準捕捉電界領域群ＣＡａに向かう方向の搬送電界を有する搬送電界領域が、基準捕捉電界領域群ＣＡａから離れる方向に向かう方向の搬送電界を有する搬送電界領域に変化する場合がある。このような場合、切り替え周期内において、搬送電界領域内の帯電粒子が当該搬送電界領域の外に搬送されていることが好ましい。よって、切り替え周期は、搬送電界により搬送される帯電粒子が搬送電界領域を通過するのに要する時間以上であることが好ましい。
【００９６】
例えば、図１６には、搬送電界領域の２つの電極要素間に印加される電位差と、帯電粒子の粒径と、同期周波数との関係の一例が示されている。なお、同期周波数は、切り替え周期が、搬送電界により搬送される帯電粒子が搬送電界領域を通過するのに要する時間であるときの切り替え周期の周波数である。例えば、粒径４μｍ以下の場合の同期周波数は、１００Ｈｚ以下である。このように、同期周波数は、捕捉電界の向きを変更する周波数よりも大幅に小さい。つまり、切り替え周期は、捕捉電界の向きを変更する周期である期間ｔｐよりも大幅に長い。
【００９７】
上述のような変形例５に係る粒子分離装置によっても、流体から粒子を分離し収集する能力の持続性を向上することが可能である。さらに、変形例５では、搬送電界領域が実質的に拡大されるため、第一電極１０及び第二電極２０を通って排出部５０に排出される気体における清浄気流が占める割合が増加する。よって、気体から帯電粒子の効率的な分離が可能となる。
【００９８】
例えば、変形例５に係る粒子分離装置において、制御部５は、捕捉電界領域の位置を、電極要素１１及び２１の配列方向に時間的に移動する。上記構成において、捕捉電界領域の位置が変化することによって、搬送電界領域の位置も変化し得る。これにより、電極１０及び２０において、搬送電界領域が形成されるエリアが広くなる。このことは、搬送電界領域を拡大することになる。よって、第一電極１０及び第二電極２０を通って排出部５０に排出される気体における清浄気流が占める割合が増加する。従って、気体から帯電粒子の効率的な分離が可能となる。
【００９９】
また、変形例５に係る粒子分離装置において、捕捉電界領域の位置を移動する時間間隔は、第一捕捉電界としてのＹ軸正方向又は負方向の捕捉電界と、第二捕捉電界としてのＹ軸負方向又は正方向の捕捉電界とを周期的に切り替える時間間隔よりも長い。上記構成によると、捕捉電界領域の位置の移動による電界の変化は、第一捕捉電界及び第二捕捉電界の間の電界の変化と異なる挙動を示す。
【０１００】
また、変形例５に係る粒子分離装置において、制御部５は、搬送電界領域内を帯電粒子が搬送電界により通過する時間と、捕捉電界領域の位置を移動する時間間隔とを同期させる。上記構成において、捕捉電界領域の位置の変化の前後で、同じ領域に搬送電界領域が形成される場合であっても、搬送電界の向きが逆向きに変化する場合がある。上記のような同期がなされることによって、帯電粒子が、方向を変化後の搬送電界によって、変化前と逆向きの搬送力を受けることが抑えられる。
【０１０１】
［その他の変形例など］
以上のように、本発明に係る粒子分離装置等について、実施の形態及び変形例を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態の変形例又は他の実施の形態にも適用可能である。また、実施の形態及び変形例で説明する各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態又は変形例とすることも可能である。
【０１０２】
なお、本発明の包括的又は具体的な態様は、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録ディスク等の記録媒体で実現されてもよく、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ等の不揮発性の記録媒体を含む。
【０１０３】
実施の形態及び変形例に係る粒子分離装置において、第一電極１０及び第二電極２０に形成される複数の搬送電界領域及び複数の捕捉電界領域は、電極要素１１及び２１の配列方向に隣接して形成されていたが、これに限定されない。複数の搬送電界領域及び複数の捕捉電界領域の領域間に、搬送電界も捕捉電界も形成されない領域が形成されてもよい。
【０１０４】
また、実施の形態及び変形例に係る粒子分離装置において、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。
【０１０５】
実施の形態及び変形例に係る粒子分離装置において、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。
【０１０６】
実施の形態及び変形例に係る粒子分離装置において、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、「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。
【０１０７】
また、実施の形態及び変形例に係る粒子分離装置は、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１７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１７は、実施の形態及び変形例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１７に示す換気装置は、例えば、内部に粒子分離装置を備え、換気システムにおいて用いられ得る。
【０１０８】
また、例えば、本発明の一態様は、図１８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１８は、実施の形態及び変形例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１８に示す空気清浄機は、例えば、内部に粒子分離装置を備える。
【０１０９】
また、例えば、本発明の一態様は、図１９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１９は、実施の形態及び変形例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。図１９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。
【符号の説明】
【０１１０】
４  電位生成回路
５  制御部
１０  第一電極（電極）
１１，２１  電極要素
１３，２３  絶縁膜
２０  第二電極（電極）
９０ｐ  帯電粒子
１００  粒子分離装置
【図１】
2019042632.tif 000003
【図２】
2019042632.tif 000004
【図３】
2019042632.tif 000005
【図４】
2019042632.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2019042632.tif 000010
【図９Ａ】
2019042632.tif 000011
【図９Ｂ】
2019042632.tif 000012
【図１０Ａ】
2019042632.tif 000013
【図１０Ｂ】
2019042632.tif 000014
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
2019042632.tif 000017
【図１２Ｂ】
2019042632.tif 000018
【図１３Ａ】
2019042632.tif 000019
【図１３Ｂ】
2019042632.tif 000020
【図１４Ａ】
2019042632.tif 000021
【図１４Ｂ】
2019042632.tif 000022
【図１４Ｃ】
2019042632.tif 000023
【図１４Ｄ】
2019042632.tif 000024
【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
2019042632.tif 000026
【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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