(57)【要約】  本発明は空気浄化方法と装置である。本発明が引き起こす低い空気抵抗により、低トルクのモーターを備えた排気ファン又は送風機が採用される。その結果、全体の空気浄化は低い騒音レベルで動作される。高電圧電気集塵装置には低い動作電圧が適用でき、塵除去のための同様または優れた性能及び有効性を提供する。空気浄化装置／システムは、より高い柔軟性を備え、寸法や大きさがよりコンパクトに設計されている。塵は高電圧電気集塵装置によって周囲から除去される。高電圧電気集塵装置の内部の空気流は、空気流の経路の方向が少なくとも２回変化するようになっている。【選択図】図２
2014522310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
少なくとも１つの空気入口と、
前記ケーシング内に規定された少なくとも１つの出口と、
前記空気入口と前記空気出口との間に位置づけられた前記ケーシングの内部に収納された少なくとも１つの高電圧電気集塵装置と、を有し、
空気は前記電気集塵装置によって前記空気入口と前記空気出口との間を上流位置から下流位置に流れ、空気流の経路の方向は前記電気集塵装置の内部において少なくとも２回変化し、空気に含まれる粒子状物質は前記電気集塵装置の部品によって収集される、空気浄化システム。
【請求項２】
前記電気集塵装置は、各々正の電圧端子と負の電圧端子に接続される少なくとも１つの正に帯電した部品とひとつの負に帯電した部品をさらに有する請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項３】
（ａ）前方である空気流に対してｘ−ｙ平面における前記空気流のｘ軸、ｙ軸座標が変化して前記空気流の方向が水平面内で変化し、、
（ｂ）第２に、（ａ）で言及したｘ−ｙ平面に対して空気流のｘ軸、ｚ軸及び／又はｙ軸、ｚ軸座標が変化して垂直（上下）方向に前記空気流の経路が変化し、
前記空気流の経路の方向は（ａ）、（ｂ）に従って少なくとも２回変化する請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項４】
前記空気出口の位置は、前記空気入口に比べて低い高さの位置に位置づけられている請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項５】
前記空気流の経路の方向の変化は、前記高電圧電気集塵装置の正に帯電した部品の内部構造の方向及び形状によって案内される請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項６】
粒子相及び気相の汚染状物質を浄化及び／又はろ過するための少なくとも１つのろ過部品をさらに有し、前記ろ過部品は高電圧電気集塵装置と共に上流、下流、又は同レベルのいずれかの位置で連続して取り付けられる請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項７】
空気流を上流から下流に運ぶための送風機、排気ファン、及び空気再循環装置からなるグループのいずれかひとつをさらに有する請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項８】
前記空気浄化システムはファン又は送風機が備え付けられた周囲の装置に接続され、前記空気入口及び／又は前記空気出口は前記周囲の装置の空気入口及び／又は空気出口に少なくとも部分的に接続される請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項９】
前記高電圧電気集塵装置は、少なくとも１つの正に帯電した２次元の金属又は導電性の平面物体をさらに有し、前記２次元の平面物体は平面又は上下に波形の形態の面のいずれかである請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項１０】
少なくとも２つの２次元の金属又は導電性の平面物体は、少なくとも１つの接続部品によって共に接続され、３次元の金属又は導電性物体になる請求項９に記載の空気浄化システム。
【請求項１１】
前記接続部品は、金属又は導電性材料である請求項１０に記載の空気浄化システム。
【請求項１２】
（ａ）前記負に帯電した部品は、金属の針又は針形状をし、前記負の電圧端子に接続される導電性材料を有する
（ｂ）前記負に帯電した部品は、金属のワイヤ又はワイヤ形状をし、前記負の電圧端子に接続される導電性材料を有する
（ｃ）前記負に帯電した部品は、金属のネットまたはネット形状をし、前記負の電圧端子に接続される導電性材料を有する
（ｄ）前記負に帯電した部品は、上述した特徴の少なくともいずれか２つを有する
前記負に帯電した部品は、（ａ）から（ｄ）からなるグループのいずれか１つである請求項２に記載の空気浄化システム。
【請求項１３】
前記高電圧電気集塵装置の前記正に帯電した部品は、前記負に帯電した部品の下流の位置に位置づけられる請求項２に記載の空気浄化システム。
【請求項１４】
前記正に帯電した部品は、前記負に帯電した部品に平行に並べられる請求項２に記載の空気浄化システム。
【請求項１５】
少なくとも１つの正に帯電した部品は、前記負に帯電した部品に１つ又は多数のサンドイッチのように平行に組み合わせられる請求項２に記載の空気浄化システム。
【請求項１６】
前記空気出口の前記空気流の経路及び方向とは、前記空気入口に対して少なくとも３０度の角度を有する請求項１に記載の空気浄化システム。
【請求項１７】
前記正に帯電した部品は、
（ａ）中性の電荷の部品または
（ｂ）前記電気集塵装置の前記負に帯電した部品に比べて低い電圧値を有する負に帯電した部品
によって置き換えられる請求項２に記載の空気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気浄化のためのインテリジェント装置に関する。
【０００２】
空気汚染物質は、２つの主要な物理相に存在し、粒子相汚染物質と気相汚染物質とが存在する。粒子相汚染物質は、ちり粒子や空中浮遊菌、空気中のカビを含む著しい物理的大きさを有する汚染物質である。それらは、異なる物質によって異なる組成を有して構成され、結合されている。気相汚染物質は、単純な化学構造を有する汚染物質である。気相汚染物質の大きさは、オングストロームからナノスケールにまでわたる小ささである。
【０００３】
かなりの物理的大きさを有する粒子相の汚染物質または汚染物質を除去する多くの方法がある。従来、高効率微粒子拘束フィルター（ＨＥＰＡフィルター）が、汚染された空気から粒子状物質をろ過するために使用される。もう一方で、塵埃除去のために静電効果を生成するために高電圧を利用することもある。また、周囲にマイナスイオンを放出し、最終的にダスト粒子を充電し、中性または正に帯電した領域に収集されることを許容する方法もある。
【０００４】
除塵用のＨＥＰＡフィルターの使用の効率及び性能は、イオン化又は電気集塵法による除塵のためのそれよりも常に良好である。それにもかかわらず、ＨＥＰＡフィルターは消耗品であり、リサイクルすることができない。空気がそれを通過する際には高い空気抵抗を誘導する。空気清浄機にＨＥＰＡフィルターが統合された際には、引き起こされる高い空気抵抗を相殺するために、通常は比較的大きなトルクのモーターを備えたファンが必要になる。それは、より多くのエネルギーを消費する必要があるため、環境にやさしい方法ではない。
【０００５】
高電圧部品を備えた静電除塵または微粒子沈殿法によって誘導される空気抵抗は、通常低い。高電圧部品による塵埃除去の性能および効率をさらに向上させるために、より高い動作電圧が通常用いられる。高電圧の動作電流は通常低いが、高電圧部品の動作電圧の増加は高い電力消費につながり、環境にやさしいものではない。過去に、多くの発明は電気集塵のための高電圧部品の性能を改善する目的のために特殊な回路設計を開示した。高電圧部品の動作電圧を増加させるか、又は電気集塵装置の正（プラス）の部品と負（マイナス）の部品との間の距離を減らすことは、一般的に除塵の効率およぎ性能を改善することに役立つ可能性がある。しかし、これらの方法によって有害なオゾンが副生物として放出される可能性がある。もう一方で、より厳格な規制及び要件が安全性の懸案のために高電圧電気集塵装置を備えた空気清浄機に課されれば、結果として、空気清浄機や空気清浄システムのデザインの柔軟性や自由度を下げる。それ故に空気清浄機製品の設計者にとって空気清浄機の容積を小型でコンパクトにすることは困難である。
【０００６】
中国の実用新案ＺＬ２００８２０１２０９０６．７は、針状の充電器が中空円筒状の静電コレクタを通過する高電圧の電気集塵部品を備えた空気清浄機を開示している。その発明は、一次元、単方向、および推進する空気流路の設計を明らかにしている。効率を増加させるためには、非常に長い円筒状の中空静電コレクタが必要になる。それにもかかわらず、長い円筒状の静電コレクタが使用後に汚い埃と微粒子で十分に占有された際に、ユーザーはメンテナンス作業が非常に煩雑で快適でないことに気付くだろう。長い円筒状の静電コレクタの必要性は、空気清浄機の設計上の柔軟性をも低下させるだろう。
【０００７】
フランス特許ＦＲ２６２３２４（Ａ１）は、イオン化手段の流れ、静電効果によってイオン化された粒子を捕捉するための金属装置が設置されることを開示している。金属デバイスは、形状が屈曲していて、空気の流れの方向に対して垂直になっている。空気流の経路は、金属デバイスを横切る際に２次元の平面方向の範囲内に変更することが許容され、故に塵埃の除去効率は改善される。それにもかかわらず、製造中にこの特定の屈曲形状への金属デバイスの製造工程は費用がかかり、複雑である。前述の中国の実用新案（実用特許  番号ＺＬ２００８２０１２０９０６．７）と同様に、集塵機の内部には数え切れないほどの隠れた屈曲面があるため、使用後にユーザーによるメンテナンス作業は不便である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の空気清浄方法に存在する欠点を解決するために、本発明は空気及び／又は流体から粒子を分離浄化するための革新的で新規な方法及び装置を提供する。上記方法及び装置は、特に空気浄化システムにおいて適しており、適用可能である。（１）微粒子のろ過、除去、沈殿、及び還元の間に空気浄化システム全体に向って低い空気抵抗を誘導する、という識別できる特徴を有する本発明及び装置は、（２）同じ寸法の粒子に対して従来の電気集塵装置の電力消費と高電圧部品の動作電圧を比較した際に電力消費と動作電圧が低い値である一方で、高電圧部品と回路で動作させる静電法により微粒子を沈殿させることができる。
本発明によって微粒子除去における同一またはより一層の性能及び効率を得ることができる。（３）同じ大きさの粒子に対する従来の電気集塵装置の空気流速と比較した場合により低い空気流速で動作させて静電法による微粒子の沈殿が可能である。懸案されている領域内の汚染物質のレベルの低減を達成するためには同一又はより短い時間が必要になる。
上記の識別できる特徴によって、低トルクのモーターを備えた送風機又は排気ファンは、空気浄化システムに採用することができる。故に、空気浄化システムの騒音レベルも減少させることができる。同一の製品寸法を有する装置と同じ粒子除去性能を達成するためにより低い動作電圧が許容されているため、結果として、この種の空気清浄機の沿面距離の長さの安全要件を短くすることができる。短縮された沿面距離は、製品及びシステム設計においてよりコンパクトで、より柔軟性をもったものが許容されることを意味する。また、本発明は、従来のものと比較して微粒子用電気集塵装置のメンテナンス作業の操作を容易にする。
【０００９】
第１の好ましい態様においては、ケーシングと、少なくともひとつの空気入口と、少なくともひとつの空気出口と、空気流から微粒子を収集する電気集塵装置と、を有する空気清浄装置／システムを提供する。
【００１０】
上記電気集塵装置は、少なくともひとつの正に帯電した端子とひとつの負に帯電した端子と、をさらに有する。上記電気集塵装置は、上記空気入口と上記空気出口との間に配置される。空気が空気浄化システムの上流から下流に流れる場合に、それは上記電気集塵装置を通過し、以下のように電気集塵装置内部において上記空気流の経路が２回変わる。
【００１１】
第１に、最初の空気流れが順方向であるのに対し、ｘ−ｙ平面における空気流れのｘ軸、ｙ軸を変化させることによって空気流れの方向は平面の範囲内又は水平面の範囲内において変化する。別の言葉で言えば、空気流れの方向は、左右及び／又は前後方向に変化する。
【００１２】
第２に、上記ｘ−ｙ平面方向に対して、空気流の経路は、ｘ、ｚ軸及び／又はｙ、ｚ軸における座標を変化させることによって、少なくとも一度垂直（上下）方向において部分列を変化させる。
【００１３】
空気中の粒子状物質は除去され、電気集塵装置の一の端末によって収集される。
【００１４】
電気集塵装置の正に帯電した部品が長い通路として配置され、負に帯電した微粒子がこの通路を通過する際に、負に帯電した微粒子は（図１に示すように）放物線を描いた経路に進む一方で、正に帯電した部品の表面に向って引き付けられる。上記経路は、荷電粒子の質量対電荷比に基づく。微粒子がこの長い経路を通過した後にいまだに正に帯電した部品に引き付けられず、付着しない場合には、おそらく以下の原因による可能性がある。
【００１５】
（ａ）正に帯電した部品の通路の長さは短すぎる。
【００１６】
（ｂ）空気流速はあまりにも速く、負に帯電した粒子状物質の速度もそうなる。
【００１７】
（ｃ）正に帯電した部品と負に帯電した部品とで異なる電圧は十分に高くなく、結果として粒子状物質は正に帯電した部品に対して引き付けるために十分な負の電荷を運べず、又は正に帯電した部品は負に帯電した粒子状物質を引き付けるだけの十分な親和力を有さない。
【００１８】
（ｄ）負に帯電した粒子状物質の重量が重すぎると、前進速度の運動量はあまりにも高く、正に帯電した部品は、負に帯電した粒子状物質の経路の方向を変えるだけの十分な重力及び／又は引力を有していない。
【００１９】
微粒子の沈殿の効力を向上させ、上述した問題の原因を防止するために以下の設計を採用することができる。
【００２０】
（１）空気（又は負に帯電した部品）が通過するための正に帯電した部品の経路の長さを増加させること。
【００２１】
（２）正に帯電した部品の内部で空気の流速を減少させること。
【００２２】
（３）正に帯電した部品と負に帯電した部品との間の動作電圧差を増加させること。
【００２３】
高電圧部品の安全規制を満たすために、正に帯電した部品と負に帯電した部品との間で異なる動作電圧を増加させることは、より厳しい製品要件をもたらすため、従来の方法の欠点を解決する効果的な方法として考えられない。反対に、上記の（１）、（２）で記載されている改良方法は、本発明における電気集塵による粒子状物質の除去の性能や有効性をさらに改善するための目標となる。
【００２４】
本発明では、空気が電気集塵装置内部を流れる際に、空気流の経路の方向は少なくとも２回変わる。これにより、空気が流れる際に荷電微粒子の通路の長さが増加する。それは、さらに以下の有益な効果をもたらすことができる。
【００２５】
（１）空気流の経路の方向が変化する毎に、空気流内の粒子状物質と同様に空気流の速度は、より下がるようになる。従って、負に帯電した粒子状物質の３次元速度及び３次元運動量は減少する。上記３次元速度は、（ｉ）負に帯電した粒子状物質の前進速度（ｉｉ）３次元セルフスピニング（自己回転）速度及び（ｉｉｉ）３次元レボリュート（回転）速度を参照する。３次元運動量は、３次元速度によって引き起こされるエネルギーを参照する。負に帯電した粒子状物質の運動量が低くなると、負に帯電した粒子状物質は正に帯電した部品の表面により容易に引き付けられやすくなる。図１は、空気流中における負に帯電した粒子状物質の異なる運動の方法（（ｉ）前進（ｉｉ）セルフスピニング（自己回転）（ｉｉｉ）外部の軸に対する回転方法）を示している。
【００２６】
（２）空気流の方向の第１変化の間（すなわち、空気流がｘ−ｙ平面における空気流経路のｘ軸、ｙ軸座標を変化させることによって平面配向内又は水平面内に変化する）、いくらかの障害物に衝突した後に、負に帯電した粒子状物質の一部または全部は、それらの並進速度を減少させる。負に帯電した粒子状物質の一部分は、中心軸に対して自己回転するか、あるいは外部軸に対して回転する方法で回るようになる。上記障害物は、（ａ）既に減速しているが、正に帯電した部品にまだ引き付けられていない、負に帯電した粒子状物質と（ｂ）空気流が正に帯電した部品の表面に衝突した後に生成された乱気流とを含む。負に帯電した粒子状物質の並進速度の低下は、正に帯電した部品の表面に向って引力の変化を高める。
【００２７】
（３）慣性の法則により、粒子状物質は外部の不釣合いな力なしで、常に空気流に続いて前進する傾向がある。曲がった形状を有する正に帯電した部品（又は正に帯電した部品が平面的な物体でなかったり、正に帯電した部品が３次元に方向付けされた物体である）が利用される場合、及び上記曲がった形状、正に帯電した部品の方向、又は構造によって空気流の経路の方向が変化するように強いられ、ガイドされる場合、負に帯電した粒子状物質は正に帯電した部品の表面に引き付けられ、衝突し、付着する。
【００２８】
（４）空気入り口は、空気排出口の位置と比較して上方の位置にある。空気経路の方向が垂直位置（空気流の経路のｘ−ｚ平面、又はｙ−ｚ平面に対してｘ、ｚ座標又はｙ、ｚ座標）に変更するように強制されるたびに、負に帯電した粒子のポテンシャルエネルギーは消費される。負に帯電した粒子状物質のエネルギーの消費は、正に帯電した部品への引力を再び高める。
【００２９】
空気流の経路の「ショートサーキット（短絡）」を防止する、すなわち、空気出口から引き込まれたきれいな空気が空気入り口近くの電気集塵装置に直ちに再び入ることを防止するために、上記空気入口と空気出口は、以下の態様において好適に配置される。電気集塵装置の空気出口と空気入り口とが、空気入口での空気流の経路及び方向に対して、互いに隣接し閉ざされている際に、空気出口の空気流の経路及び方向は空気入口の方向に対して少なくとも３０度の角度を有している。
【００３０】
清浄にされる空気と流体は、呼吸域の浮遊粒子状物質、いくつかの大きさの粒子状物質、ＰＭ１０（１０ミクロン以下の大きさの粒子状物質）、ＰＭ２．５（２．５ミクロン以下の大きさの粒子状物質）、燃える煙草から発生する煙、周囲のたばこの煙、及び空中浮遊菌からのいくつかのそれらを含む。
【００３１】
空気清浄装置／システムの内部において空気流の経路の方向が２回変わる間に、上記方向の変化は、実際、空気流が流れる正に帯電した部品の形状、方向、配列、及び配置によってガイドされる。
【００３２】
上記空気清浄装置／システムは、粒子相及び気相汚染物質を浄化及び／又はろ過するための、上記高電圧電気集塵装置以外の少なくともひとつのろ過部品をさらに含む。上記ろ過部品は、上記高電圧電気集塵装置の上流、下流、又は同レベルの位置に連続して取り付けることができる。上記ろ過部品は、少なくとも以下のうちのひとつを有する。
【００３３】
（ａ）大きな大きさの粒子をろ過するためのプレフィルター。
【００３４】
（ｂ）活性化された炭素材料、光触媒材料、又は分子篩材料のペレット形態及び／又は上記で言及したいくつかのペレット混合物。ペレット材料は、空気にとってそれを透過させることができる容器に置かれる。材料はろ過の間、気相汚染物質にとってのキャリアとして行動する。
【００３５】
（ｃ）活性化した炭素、光触媒、又は分子篩、及び／又は上記で言及した材料のいくつかの混合物に付着した材料。上記材料は、空気にとってそれを透過させることができ、ろ過の間、気相汚染物質を取り除くことができる。
【００３６】
（ｄ）活性化された炭素、光触媒、又は分子篩、及び／又は上記で言及した材料のいくつかの混合物の材料を収容するハニカム構造。
【００３７】
（ｅ）高効率の粒子拘束フィルター（ＨＥＰＡフィルター）。
【００３８】
（ｆ）紫外線を用いた殺菌部。
【００３９】
空気清浄装置／システムは、上流から下流へ空気流の流れを運ぶための装置及び／又は方法をさらに有している。上流から下流へ空気流の流れを運ぶための上記装置は、ファン、送風機、又は空気再循環装置のうちのいくつか又は組み合わせであってもよい。上流から下流へ空気流の流れを運ぶための上記方法は、周囲の装置に上記空気清浄装置／システムを接続することを有し、周囲の装置にはファン又は送風機が装備されている。接続の方法は、空気清浄装置／システムの空気入口及び／又は空気出口の一部または全てを上記周囲の装置の空気入口及び／又は空気出口に接続することによって実施することができる。
【００４０】
空気清浄装置／システムは、当該空気清浄装置／システムの下流の位置に取り付けられる少なくともひとつの換気扇をさらに有する。
【００４１】
空気浄化装置／システムは、当該空気浄化装置／システムの上流の位置に取り付けられる少なくともひとつの送風機をさらに有する。
【００４２】
空気浄化システムは、高電圧の電気集塵装置を有し、電気集塵装置は正に帯電した２次元の平面の金属製又は導電性のある物体である。２次元の平面物体は、平面または集塵のために全表面積を増加させるための上下の波形形状を有する面である。２次元の平面物体は、正の電圧端子と接続される。２次元の平面物体は、金属材料または電気的に導電性のあるいくつかの材料によって作られている。１以上の２次元の平面物体は、接続部品（例えばＵ字状の接続部品）によって共に接続され、３次元物体を形成する。３次元物体の内部で空気流が流される際に、空気流の経路の方向は少なくとも２回変わった。接続部品は金属又は導電性の材料で作られることが好ましい。
【００４３】
高電圧電気集塵装置は、以下の特徴を有する負に帯電した部品を有する。
【００４４】
（ａ）負に帯電した部品は、１以上の金属の針又は針の形状をし、負の電圧端子に接続される導電性材料を有する。
【００４５】
（ｂ）負に帯電した部品は、１以上の金属ワイヤ又はワイヤ形状をし、負の電圧端子に接続される導電性材料を有する。
【００４６】
（ｃ）負に帯電した部品は、１以上の金属ネット又はネット形状をし、負の電圧端子に接続される導電性材料を有する。
【００４７】
（ｄ）負に帯電した部品は、上述した特徴の少なくとも２つを有する。
【００４８】
空気浄化装置／システムは、高電圧の電気集塵装置を更に有し、正に帯電した部品は負に帯電した部品の下流の位置で備え付けられている。
【００４９】
空気浄化装置／システムは、高電圧の電気集塵装置をさらに有し、正に帯電した部品は負に帯電した部品に平行であって、また、空気流の方向にも平行に並べられる。
【００５０】
空気浄化装置／システムは、高電圧電気集塵装置をさらに有し、正に帯電した部品は、負に帯電した部品に単一又はサンドイッチのように複合の方法で平行に組み合わせられる。空気流が、均一な厚さの平行で正に帯電した通路を通過する際に、サイクロン（つむじ風）型の電気集塵装置によって引き起こされる高周波ノイズは発生しないだろう。
【００５１】
空気浄化装置／システムは、高電圧の電気集塵装置をさらに有し、正に帯電した部品は、以下によって置き換えられる。
【００５２】
（ａ）電荷が中性の部品。
【００５３】
（ｂ）オリジナルの電気集塵装置の負に帯電した部品と比較した際の、相対的に低い電圧値を有するもうひとつの負に帯電した部品。
【００５４】
本発明は、空気浄化方法をさらに有し、それは上記技術のいくつかによって実行される。
【００５５】
本発明中に存在する空気浄化システム／装置は、異なるタイプの空気浄化装置／システム／システムに取り付けることが適用できる独立型電気集塵装置として解釈することもできる。空気出口が独立型の電気集塵装置ユニットの空気出口に言及する一方で、空気入口は独立型の電気集塵装置ユニットの空気入口に言及している。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、負に帯電した粒子状物質の空気流が放物曲線、３次元の自己回転、及び３次元の回転方向に移動する様子を示す図である。
【図２】図２は、本発明の高電圧電機集塵装置の内部構造を示す図である。
【図３】図３は、粒子状物質の収集のための正に帯電した部品の見通しを示す図である。
【図４】図４は、高電圧電気集塵装置の空気入口と空気出口とが互いに隣接する際に空気流間の方向のなす角度が３０度以上であることを示す図である。
【図５】図５は、（１）空気流の経路の方向が本発明で言及したように少なくとも２回変わる高電圧電気集塵装置（２）空気流の経路の方向が一回しか変わらない高電圧電気集塵装置における粒子状物質の除去性能の比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
図１は、粒子状汚染物質１０１が前方に進む空気流４０１によって流れることを示している。空気流が負に帯電した部品を通過する際に、粒子状汚染物質は帯電して負に帯電した粒子状物質１０２となるだろう。電気集塵装置の正に帯電した部品３００の通路を通過するとすぐに、負に帯電した粒子状物質１０２は、放物曲線に従って進み、質量対電荷比に応じて正に帯電した部品３００の表面に付着するだろう。並進速度を有する前進方向２０２における移動に加えて、負に帯電した粒子状物質は、周囲を回転する方法２０３、ｘ−ｙ軸に対して自己回転する方法２０４ａ、ｚ−ｙ軸に対して自己回転する方法２０４ｂ、ｘ−ｚ軸に対して自己回転する方法２０４ｃの方向においても移動する。空気流４０１が電気集塵装置の正に帯電した部品を通過する際に、空気流４０１の方向は少なくとも２回変化し、異なる回転及び自己回転２０３、２０４a、２０４ｂ、２０４ｃの速度は低くなる。結果として、負に帯電した粒子状物質１０２の合計の運動量は減少する。負に帯電した粒子状物質１０２は、正に帯電した部品３００の表面に容易に引き付けられ、付着しやすくなる。
【００５８】
一実施形態において、空気流の経路の方向が変化する（すなわち、空気流の経路の方向がｘ−ｙ軸表面に平面的に変化する）際に、負に帯電した粒子状物質１０２は部分的または全体的に障害物に衝突し、（前方における）並進速度２０２を減少させる。粒子状物質は、障害物に衝突した後に回転及び周囲を回転するにつれて並進速度２０２の一部を角速度２０３、２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃに変化させるだろう。負に帯電した粒子状物質１０２の並進速度２０２が低くなると、その後正に帯電した部品の表面に引き付けられ、付着することは、より容易になる。空気流の方向を再び垂直（上下）方法（最初のｘ−ｙ平面方向に対する方向）に変化させると、最初の並進速度及び角速度２０３、２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃはさらに減少するだろう。最初の自己回転及び回転の方向は、他の自己回転及び回転に変化するだろう。これら全ては負に帯電した粒子状物質の速度に変化し、電気集塵の間に正に帯電した部品によって捕まえられることをより容易にする。
【００５９】
図２は別の実施形態、空気浄化システムにおける高電圧電気集塵装置の構造が存在することを示す。示されているような形状を備えた４つの平面的な金属板又は導電性材料３００は、３次元の容積に重なる方法で組み立てている。層は、３００Ａ−３００Ｂ−３００Ｃ−３００Ｄの順にある。各層は１５ｍｍの距離を隔てて離れている。第１層金属板３００Ａの一端と第３層金属板３００Ｃの一端は、Ｕ字形状の接続部品３１０によって接続されている。第２層金属板３００Ｂの他端と第４層金属板３００Ｄの他端とは別のＵ字形状の接続部品３２０によって接続されている。平面的な金属板又は導電性材料の各層の間には負に帯電した部品が平行な方法で組み合わされ、上方の層の金属板と負に帯電した部品の間の距離は、さもなければ高電圧操作の間に火花を引き起こすであろう、局所的な電圧破壊を防止するために、下方の金属板と負に帯電した部品との間の距離に等しい。上記負に帯電した部品は、負の電圧端子と接続された導電性のワイヤ（他の実施形態では負に帯電した部品として使用される可能性のある導電性のネット又は針状の物体）を有する。本実施形態では、電圧値は操作の間に必要に応じて調節することができる。２ＫＶから６ＫＶの間で調節することができる。空気流は、その際、以下の経路として高電圧電気集塵装置の内部で蒸気となっている。
【００６０】
（１）周囲からの汚れた空気流４０１は、空気入口３０３を通じて高電圧電気集塵装置に入り、金属板層３３０Ａと３００Ｂとの間に流れる。空気流４０１の内部の負に帯電した粒子状物質は、それから正に帯電した部品の表面に引き付けられ、付着する。金属板層３００Ａと３００Ｂとの間の間隔の範囲内に空気流が流れると、空気流の経路の方向は一度変化し、平面的な方法４０２、すなわち、空気流の経路のｘ軸、ｙ軸の座標が変化する。
【００６１】
（２）空気流がＵ字状の接続部品３１０に流れる場合、空気流の経路の方向は４０３に再び変化する。空気流の経路の方向は、上方と下方の位置の間に垂直に変化し、すなわち、空気流の経路のｘ−ｚ軸及びｙ−ｚ軸の座標が４０３に変化する。
【００６２】
（３）空気流が第２の正に帯電した金属層３００Ｂと第３の正に帯電した金属層３００Ｃとの間で流れを変化させる際に、空気流の経路の方向は一度再び変化し、平面的な方法４０４になる。
【００６３】
（４）空気流が第２の正に帯電した部品３００Ｂと第４の正に帯電した部品３００Ｄの別の端部を接続するＵ字状の接続部品３２０に流れる際に、空気流の経路の方向は４回目として変化する。空気流の経路の方向は上方と下方の位置の間において垂直に変化し、すなわち、空気流の経路のｘ−ｚ軸とｙ−ｚ軸の座標が４０５に変化する。
【００６４】
（５）空気流が第３の正に帯電した金属層３００Ｃと第４の正に帯電した金属層３００Ｄとの間で流れを変化させる際に、空気流の経路の方向は一度再び変化し、平面的な方法４０６になる。
【００６５】
（６）最後に、きれいになった空気流４０７は、正に帯電した部品３０４の３次元体積に存在し、排出される。
【００６６】
Ｕ字状の接続部品が金属又は他の導電性材料でできている場合、性能はより一層著しいものとなるだろう。
【００６７】
本実施形態において、高電圧電気集塵装置の空気入口３０３は、空気出口３０４に比べて高い位置に配置されている。反対に、空気入口３０３が空気出口３０４に対して低い位置に配置されている場合のようにそれらの位置が逆転している場合、Ｕ字状接続部品を通る度に空気流の経路の方向が上下に変化する際に、負に帯電した粒子状物質のポテンシャルエネルギーはさらに消費されるだろう。上記高電圧電気集塵装置によって粒子状物質の除去性能はさらに向上させることができる。
【００６８】
図３は、高電圧電気集塵装置の正の電圧端子と接続する正に帯電した部品の形態を示している。正に帯電した部品は、上下に波形の表面３０１を備える導電性の材料又は金属で組み立てられる。波形の形態は、塵収集のための面積を大いに増大させる。波形形状は空気流の経路と平行となるべきである。波形は、示されているように、正に帯電した部品の見方に応じて変化したり曲げられたりしてもよい。
【００６９】
図４は、高電圧電気集塵装置５０１の空気入口３０３と空気出口３０４が互いに隣接している際に、空気出口３０４からの空気流の経路４０７の角度及び方向と空気入口３０３からのそれは３０度より大きくなければならないことを示している。これは、空気流の短絡（近道）９０１を防止するためである。さらに具体的に言うと、周囲からの汚い空気が接近することができない空気入口に空気流の短絡（近道）によって、出口から排出されたきれいな空気がすぐに引き込まれることを防止する。
【００７０】
図５は、（１）本発明５０１で言及したように、空気流の経路の方向が少なくとも２回変化する高電圧電気集塵装置、（２）空気流の経路の方向が一度しか変化しない５０２の高電圧電気集塵装置における粒子状物質の除去性能の比較を示している。高電圧電気集塵装置５０２は、図２で説明した実施形態のように各端部にＵ字形状の接続部品を全く含んでいない。高電圧電気集塵装置５０１は、高電圧電気集塵装置５０２に比べて負に帯電した粒子状物質のためのより長い通路を有している。上記２つの高電圧電気集塵装置が同じパラメーター（電気集塵装置にとっての同じ気流速度及び同じ動作電圧）で２つの空気浄化システムに設置された際に、それらは異なって機能する。例えば、汚染物質ＰＭ１０が５００ｇ／ｍ３のレベルで１ｍ×２ｍ×４ｍの大きさの２つの空間に入れられた際に、電気集塵装置５０２は１６０ｇ／ｍ３にまでしか減少させることができないものの、高電圧電気集塵装置５０１は２５ｇ／ｍ３の汚染物質のレベルに減少させることができる。本発明は、粒子状物質の除去効率を向上させる手助けをすることができる。言い換えれば、同じ気流速度の下できれいな空気の搬送速度（Ｃｌｅａｎ  Ａｉｒ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｒａｔｅ：ＣＡＤＲ）を増加させる手助けをすることができる。研究が２．５ミクロンサイズ（ＰＭ２．５）の粒子状物質、花粉、煙草から発生する煙、周囲の煙草煙で置き換えられる場合、類似の性能がまた発見される。
【００７１】
幅広く記載された本発明の範囲又は考え方から逸脱することなく、具体的な実施形態に示された発明に多数の改変及び／又は修正が当業者によってなされることが理解できるだろう。本実施形態は、それ故に様々な点において説明に役立ち、制限されないと考えるべきである。
【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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【国際調査報告】
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