(57)【要約】【課題】簡単な構造で、塵埃中の粒子どうしの衝突回数を増加させて凝集を促し、粒子数を低減させるとともに見かけ上の粒子径を大きくすることが可能な塵埃凝集路を提供する【解決手段】塵埃凝集路９０は、塵埃を含む気体が流通する流路９１と、流路９１を流れる塵埃を帯電させ、帯電した塵埃と他の塵埃とを衝突させて塵埃塊（クラスタ）の形成を促進するための摩擦帯電経路とを備え、摩擦帯電経路は、摩擦帯電経路を形成する壁９２を有し、壁９２の内面には突出した角部を有する突起９３が配置され、突起９３の角部には、その端面が丸められたアール部９４が形成されており、アール部９４の半径が０．２ｍｍ以上である。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塵埃を含む気体が流通する流路と、
前記流路を流れる塵埃を帯電させ、帯電した塵埃と他の塵埃とを衝突させて塵埃塊（クラスタ）の形成を促進するための摩擦帯電経路とを備え、
前記摩擦帯電経路は、前記摩擦帯電経路を形成する壁を有し、前記壁の内面には突出した角部を有する突起が配置され、前記突起の前記角部には、その端面が丸められたアール部が形成されており、前記アール部の半径が０．２ｍｍ以上である、塵埃凝集路。
【請求項２】
前記流路の気体が流れる方向に垂直な断面において径の最も短い部分の長さをＤとし、前記角部の端面に形成されるアール部の半径をＲとすると、Ｒ≦０．２５Ｄである、請求項１に記載の塵埃凝集路。
【請求項３】
前記流路の気体が流れる方向に垂直な断面において径の最も短い部分の長さをＤとし、前記角部の端面に形成されるアール部の半径をＲとすると、Ｒ≦０．０５Ｄである、請求項１に記載の塵埃凝集路。
【請求項４】
前記摩擦帯電経路は、前記流路を流通する気体に含まれる塵埃を帯電させやすい材質によって形成されている、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の塵埃凝集路。
【請求項５】
前記摩擦帯電経路は、前記流路を流通する所定の塵埃の接触電位よりも高い接触電位を持つ第１摩擦帯電部と、前記流路を流通する所定の塵埃の接触電位よりも低い接触電位を持つ第２摩擦帯電部とを有し、前記第１摩擦帯電部と前記第２摩擦帯電部とが対向するように配置されている、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の塵埃凝集路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塵埃を含む気体を流通させて塵埃を凝集するための塵埃凝集路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、塵埃を含む気体が流通する管の内壁面に突起を設けた例としては、特開２００２−３２０５７８号公報（特許文献１）に記載されている電気掃除機の延長管がある。これは、電気掃除機本体にホースを介して接続された延長管の入り口付近に増速手段として案内羽根を設け、延長管の内壁面近傍の空気流を増速させることを目的としている。
【０００３】
また、特開平９−１３１５２２号公報（特許文献２）には、流体の混合効率を高めるミキシングエレメントが記載されている。これは筒状の通路管と一体的に螺旋状羽根を設けることで、羽根面に沿う流体に位置移動や合流、せん断という作用を与えて、混合効率を高めることを目的としている。
【０００４】
一方、特開２００５−３２４０９４号公報（特許文献３）には、コロナ放電を利用して微粒子を帯電した後、電圧を印加された導電性体で微粒子を捕集する粒子凝集器が記載されている。これは、その導電性体の表面において、捕集された微粒子が凝集していき、ある程度の大きさになると、気流によって凝集粒子群が導電性体から引き離されて排気されるという機構の粒子凝集器である。
【０００５】
特許第２５１７８７７号公報（特許文献４）には、摩擦接触帯電により粒子を帯電することが記載されている。この公報には、微粒子を管との接触帯電により、一方に正の静電気を、他方に負の静電気をそれぞれ帯電させたのち、両者を混合し、電気的に結合させる微粒子複合体の製造方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−３２０５７８号公報
【特許文献２】特開平９−１３１５２２号公報
【特許文献３】特開２００５−３２４０９４号公報
【特許文献４】特許第２５１７８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１は、電気掃除機の延長管のような、円筒状の管の内部における気流を模式的に示す図である。図１に示すように、流路１内に矢印の方向に気体Ｐが流入すると、流路１の壁２と気体が接触する部分に剥離領域３が形成される。そのため、流路内の気流Ｑの速度が位置によって不均一になり、速度勾配４が生じる。気体の流れに沿った方向の剥離領域３の長さは、流路１の直径Ｄの４倍〜５倍程度である。
【０００７】
特開２００２−３２０５７８号公報（特許文献１）に記載されている電気掃除機の延長管に設けられた案内羽根は、塵埃を効果的に集塵室に搬送するために、図１に示すような流路入口部の剥離を抑制し、見かけ上の吸い込み口面積を大きくして、圧損低減の効果を狙ったものである。しかしながら、気流に含まれる粒子同士の衝突凝集に関しては特に記述されていない。
【０００８】
また、特開平９−１３１５２２号公報（特許文献２）に記載されているミキシングエレメントは、流体の混合を主な目的としているため、塵埃同士を衝突凝集させることで特に小さな塵埃の数を低減させる手段については記述されていない。
【０００９】
特開２００５−３２４０９４号公報（特許文献３）に記載の粒子凝集器では、粒子を帯電するためにコロナ放電を利用しているので、流路中に高電圧部を設けている。このような場合に、流路径に相当するような物体、特に糸状の物が本高電圧部に引っ掛ると電極ショートにより火災などが発生する危険性がある。
【００１０】
また、特許第２５１７８７７号公報（特許文献４）に記載の微粒子複合体の製造方法では、２系統の管を用いて、一方の管を通る微粒子は正の静電気に、他方の管を通る微粒子は負の静電気に帯電させた後に、両者を合流している。
【００１１】
このように２系統の流路を設けるには、１つの吸入口を途中で分岐するか、吸入口を２つにするかしなければならない。しかし、１つの吸入口を途中で分岐すると、分岐箇所での微粒子の堆積が発生しやすくなる。これを、吸入口を２つにすることで回避すると、それぞれの吸入口間の距離を大きくしなければならず、占有面積が多くなってしまう上に構造も複雑になってしまう。
【００１２】
そこで、この発明の目的は、簡単な構造で、塵埃中の粒子どうしの衝突回数を増加させて凝集を促し、粒子数を低減させるとともに見かけ上の粒子径を大きくすることが可能な塵埃凝集路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に従った塵埃凝集路は、塵埃を含む気体が流通する流路と、流路を流れる塵埃を帯電させ、帯電した塵埃と他の塵埃とを衝突させて塵埃塊（クラスタ）の形成を促進するための摩擦帯電経路とを備え、摩擦帯電経路は、摩擦帯電経路を形成する壁を有し、壁の内面には突出した角部を有する突起が配置され、突起の角部には、その端面が丸められたアール部が形成されており、アール部の半径が０．２ｍｍ以上である。
【００１４】
このようにすることにより、摩擦帯電経路に電荷が蓄積した場合においても、摩擦帯電経路の突起の角部への電界の集中を防止することができる。故に、角部からの放電を防止することができるため、角部の欠落を防止でき、従って、突起の高さが徐々に損なわれ、突起の塵埃凝集効果が損なわれ、塵埃凝集路としての性能が徐々に劣化していくという不具合を、未然に防止することができる。
【００１５】
また、突起を樹脂の成型品にて構成する場合には、角部を０．２ｍｍ以上に設定しておけば、容易に成型することができるため、摩擦帯電経路を備えた塵埃凝集路の製作コストを抑制することもできる。
【００１６】
このようにして、簡単な構造で、塵埃中の粒子どうしの衝突回数を増加させて凝集を促し、粒子数を低減させるとともに見かけ上の粒子径を大きくすることが可能な塵埃凝集路を提供することができる。
【００１７】
この発明に従った塵埃凝集路は、流路の気体が流れる方向に垂直な断面において径の最も短い部分の長さをＤとし、角部の端面に形成されるアール部の半径をＲとすると、Ｒ≦０．２５Ｄであることが好ましい。
【００１８】
このようにすることにより、突起と塵埃凝集路を流通する気流に搬送される塵埃との衝突が生じやすくなる。
【００１９】
この発明に従った塵埃凝集路は、流路の気体が流れる方向に垂直な断面において径の最も短い部分の長さをＤとし、角部の端面に形成されるアール部の半径をＲとすると、Ｒ≦０．０５Ｄであることが好ましい。
【００２０】
このようにすることにより、突起の下流側に渦を効率よく生成することができるため、塵埃凝集路を流通する気流に搬送された塵埃と、摩擦帯電経路の壁面との衝突をより促進することができ、塵埃の帯電量を増加させ、より、塵埃凝集路の塵埃凝集効果を向上させることができる。
【００２１】
この発明に従った塵埃凝集路においては、摩擦帯電経路は、流路を流通する気体に含まれる塵埃を帯電させやすい材質によって形成されていることが好ましい。
【００２２】
このようにすることにより、塵埃を効率よく帯電させることができるため、塵埃同士を凝集してクラスタ化させて塵埃塊をより効率よく生成することができる。したがって、塵埃凝集路の塵埃凝集効果をさらに向上させることができる。
【００２３】
この発明に従った塵埃凝集路においては、摩擦帯電経路は、流路を流通する所定の塵埃の接触電位よりも高い接触電位を持つ第１摩擦帯電部と、流路を流通する所定の塵埃の接触電位よりも低い接触電位を持つ第２摩擦帯電部とを有し、第１摩擦帯電部と第２摩擦帯電部とが対向するように配置されていることが好ましい。
【００２４】
このようにすることにより、塵埃を効率よく帯電させることができるとともに、正に帯電した塵埃と、負に帯電した塵埃とを、クーロン力により凝集し、さらに大きな塵埃塊をより効率よく生成することができる。したがって、塵埃凝集路の塵埃凝集効果をより一層向上することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、この発明によれば、簡単な構造で、塵埃中の粒子どうしの衝突回数を増加させて凝集を促し、粒子数を低減させるとともに見かけ上の粒子径を大きくすることが可能な塵埃凝集路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図２は、流路内の気流が層流速度分布の場合に粒子が凝集する様子を模式的に示す図である。
【００２８】
図２に示すように、流路１内には矢印の方向に気体Ｐが流入する。流路１内の気流Ｑが層流である場合、流路１の壁２の内面の摩擦と内部を流通する気体の粘性の影響で、気流Ｑ内に速度差が生じ、境界層の速度勾配４が発達する。気体Ｐとともに流路１内に流入した塵埃５ａと、塵埃５ａよりも遅れて流路１内に流入した塵埃５ｂは、気流Ｑ内に生じた速度差によって、塵埃５ａと塵埃５ｂが二点鎖線で示すように近付いて、粒子同士が接触し、凝集する。
【００２９】
流路１内の流れが乱流である場合には、乱流の不均一な速度分布に加えて、乱流速度の時間的変動に対する粒子の追従性が粒子の慣性力により異なるために粒子が凝集する。乱流の不均一な速度分布は、層流の場合と同様の現象が部分的に起きることによって生じているものと考えられる。
【００３０】
いずれの場合においても、塵埃中の粒子どうしの接触確率増大のメカニズムにおいては、流れのせん断が支配的であるため、気流に速度分布を積極的に与えることで粒子同士の凝集を促進させることができる。
【００３１】
しかしながら、流路の流れが層流である場合、粒子径の大きさによって、速度分布が粒子に及ぼす力の大きさと向きとが異なる。そのため、流路内には様々な大きさの粒子が均一に分布せず、粒子の径によって分布に偏りができる。このような流路中での粒子径分布は、粒子どうしの接触確率に影響を及ぼす。このことを以下に説明する。
【００３２】
図３は、流路内の気流が層流速度分布の場合に、径の大きい粒子が速度勾配より受ける影響を示した模式図である。
【００３３】
図３に示すように、流路１の中央部付近では気流Ｑの速度が大きいため、粒子５に生じる抗力も大きい。一方、流路１の壁２に近付くほど気流Ｑの速度が小さくなるため、粒子５に生じる抗力も小さい。流路１内に気体Ｐとともに流入した塵埃中の粒子５の径が大きい場合、粒子５は流路１内に生成された速度勾配４の影響を強く受ける。すなわち、粒子５の中央部側に働く抗力が大きく、粒子５の壁側に働く抗力が小さいため、粒子５において中央部と壁側に生じる抗力の差によって、粒子５には、流路１の中央から壁面方向に向かう回転力が加わる。その結果、粒子５が方向Ｖの向き、すなわち、流路１の壁２の方向に移動する。その結果、流路１の壁２側には径の大きい粒子が集まる。
【００３４】
図４は、流路内の気流が層流速度分布の場合に、径の小さい粒子が速度勾配より受ける影響を示した模式図である。
【００３５】
図４に示すように、粒子５の径が小さい場合、粒子５の周囲の気流Ｑには速度の差があまりない。そのため、粒子５に働く流路１内に生成された速度勾配４の影響が弱く、粒子５は、流路１に流入した時の位置を大きく変えずに、方向Ｖの向きにそのまま直進する。そのため、流路１の中央部には、相対的に径の小さい粒子が集まる。
【００３６】
その結果、流路１の中央部における径の小さい粒子同士が接触する確率は低くなる。さらに、流路１の中央部には径の小さい粒子、流路１の壁２の付近には径の大きい粒子、というように、径の異なる粒子がそれぞれ分離しているため、表面積の大きい径の大きい粒子に径の小さい粒子が接触する確率も低くなり、全体的に粒子同士の接触確率が低下する。
【００３７】
以上のことから、粒子どうしの凝集効率向上のためには、以下の３点が重要であるといえる。
【００３８】
（１）乱流速度場を形成する。
【００３９】
（２）速度分布を積極的に与える。
【００４０】
（３）粒子径の分布を均一にする。
【００４１】
これらを全て同時に満足するためには、気流に乱れを発生させる手段、すなわち渦発生手段を流路内に設けることが考えられる。
【００４２】
一方、粒子どうしが衝突すると、衝突した粒子は、粒子間に生じる力により凝集するものと考えられる。この力は一般的に粒子間距離の累乗に反比例するため、粒子間の距離が小さくなるとその値は非常に大きくなるものと考えられる。そのため一度接触した粒子の凝集を分散するためには粒子の衝突時に生じた力以上の外力が必要となるものと考えられるため、凝集状態を保持し続けるものと考えられる。
【００４３】
さらに、上記の力は、粒子が巨大化するほど、より大きな引力として働くため、径の大きい粒子と接触した径の小さい粒子の分散はさらに生じにくい。
【００４４】
また、粒子どうしの凝集が生じると、見かけ上、径の大きな粒子が増加するため、さらに粒子同士の接触確率が増加する。
【００４５】
このような考察に基づいて、以下に本発明の実施形態を説明する。
【００４６】
（第１実施形態）
塵埃を、塵埃に対し十分大きい接触電位をもつ材質により構成された摩擦帯電経路または塵埃に対し十分小さい接触電位をもつ材質により構成された摩擦帯電経路の中を、気流により上流側から下流側へ搬送する。
【００４７】
これにより、摩擦帯電経路の壁面が、塵埃に対して十分大きい接触電位を持つ材質で構成されていれば、摩擦帯電経路に衝突接触した塵埃は、より接触電位の高い摩擦帯電経路により電子を奪われ、正の電荷を持ち、故に正に帯電する。また、摩擦帯電経路の壁面が、塵埃に対して十分小さい接触電位を持つ材質で構成されていれば、摩擦帯電経路に衝突接触した塵埃は、より接触電位の低い摩擦帯電経路から電子を奪い、負の電荷を持ち、故に負に帯電する。
【００４８】
なお、摩擦帯電経路に突起が備えられる場合、摩擦帯電経路の表面積が増加し、より塵埃と摩擦帯電経路との衝突が促進されるとともに、突起の下流側に流れの乱れや渦が生じ、その流れの乱れや渦にのった塵埃は、ますます摩擦帯電経路の壁面への衝突が促進され、塵埃の摩擦帯電が促進される。
【００４９】
この正に帯電した塵埃と、負に帯電した塵埃は、帯電していない塵埃を吸着しながら、塵埃塊（小クラスタ）に成長し、さらに、相対する電荷を持つ塵埃塊（小クラスタ）同士が、クーロン力（引力）により衝突接触し、さらに大きな塵埃塊（大クラスタ）へと成長する。
【００５０】
これが、上記構成により得られる、塵埃の凝集効果である。これにより、より大きな塵埃塊にクラスタ化して成長した塵埃は、クラスタ化していない塵埃に比べ、例えば流路のさらに下流に設けられる遠心分離機やフィルタにより、より効率よく分離または集塵される。
【００５１】
このとき、摩擦帯電経路の壁面が、塵埃に対して十分大きい接触電位を持つ材質で構成されていれば、摩擦帯電経路は、塵埃の衝突により、塵埃から次々と電子を奪い、負の電荷が次第に蓄積していく。摩擦帯電経路の壁面が、塵埃に対して十分大きい接触電位を持つ材質で構成されていれば、摩擦帯電経路は、塵埃の衝突により、塵埃に次々と電子を奪われ、正の電荷が次第に蓄積していく。
【００５２】
摩擦帯電経路に電荷が蓄積し、その蓄積した電荷の量があるレベルを超えると、摩擦帯電部のある箇所において、絶縁破壊を起こし、空気中に放電して蓄積した電荷を逃がす現象が生ずる。
【００５３】
放電現象が生ずれば、そのとき、摩擦帯電経路における、放電の基点となる箇所は、放電の際に破壊されて欠落し、穴が生ずる。
【００５４】
そして、放電の基点となる突起の先端が放電の際に破壊されて欠落するため、突起の高さが徐々に損なわれる。
【００５５】
突起の高さが損なわれると、上述の突起の塵埃凝集効果が損なわれ、塵埃凝集路としての性能が徐々に劣化していくという不具合を招く。
【００５６】
ところで、どのような箇所が放電の起点になりやすいかというと、面が荒れている箇所、つまり、面から微小な尖端が隆起しているような箇所が放電の起点になりやすいことが知られている。故に、例えば、摩擦帯電経路が突起をもつ場合、突起の先端から放電現象が生ずる。例えば、特開２００４−１０１４１１号公報によれば、突起の先端のアール部の半径を０．１ｍｍ以下にすると、電界が集中し、放電現象が生じやすいことが開示されている。
【００５７】
また、放電現象が生ずれば、その放電の基点となる箇所は、放電の際に破壊されて欠落することも良く知られている。
【００５８】
そこで、摩擦帯電経路に設けられる突起の先端の形状を、放電が生じないように、尖端部をあらかじめ除去し、アール部を構成する。このようにすることで、摩擦帯電経路に電荷が蓄積した場合においても、摩擦帯電経路の突起からの放電が抑制されるので、塵埃凝集路としての性能が徐々に劣化していくという不具合を未然に防止することができる。
【００５９】
なお、摩擦帯電経路に電荷が蓄積されない工夫（例えば、アースを取る、家電を中和させる、といったもの）が施されている場合には、上記の工夫は必要なくなるが、一般に、そのような工夫は、構成が複雑となり、コストがかかるか、使用者にコスト面でのデメリットを与える場合がある。
【００６０】
（実施形態１−１）
図５は、実施形態１−１の塵埃凝集路の要部を透視した斜視図であり、図６は実施形態１−１の塵埃凝集路の要部を示す正面図、図７は、実施形態１−１の塵埃凝集路の要部の側断面を示す図である。
【００６１】
図５から図７に示すように、実施形態１−１の塵埃凝集路９０においては、複数の突起９３が流路９１の壁９２の内面上に設けられている。それぞれの突起９３は、三角錐突起により形成されており、上流側から投影すると、複数の突起９３は互いに完全には重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起９３は、ある一定分だけ重なり合うように配置されている。また、流れ方向に垂直な方向の面内には、なるべく多くの突起９３が配置されず、かつ、流れ方向に垂直な方向の同一面内に配置された複数の突起９３は、なるべく互いを遠い距離に配置するように設定される。
【００６２】
この発明の実施形態１−１の塵埃凝集路９０によると、突起９３により、双子渦が生ずる。また、上流側から投影すると、複数の突起９３は互いに完全には重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起９３は、ある一定分だけ重なり合うように配置されているので、流路９１の壁９２に沿って流通する流れは、必ず突起９３を通過する。
【００６３】
実施形態１−１の突起９３は、次のような利点がある。すなわち、実施形態１−１の塵埃凝集路９０においては、流れ方向に垂直な方向の面内に、なるべく多くの突起９３が配置されず、かつ、流れ方向に垂直な方向の同一面内に配置された複数の突起９３は、なるべく互いを遠い距離に配置するように設定されているので、突起９３が配置されている位置における流路面積の減少が小さく、その分、塵埃凝集路９０の圧力損失も小さくなる。
【００６４】
従って、実施形態１−１の塵埃凝集路９０を用いれば、大きな圧力損失の低減効果が得られる。例えば、長さを３倍に設定した塵埃凝集路９０を用いれば、被凝集粒子同士の衝突による凝集性能を損なわず、圧力損失を低減できるので、流路９１の内部を流通する流れを発生させる駆動源（例えば、ファンやブロアなど）の出力や静圧上昇が小さい場合、駆動源が圧力損失に弱い場合などには、塵埃凝集路９０と駆動源を含むシステム全体のパフォーマンスが向上する。
【００６５】
図８は、この発明の実施形態１−１として、摩擦帯電経路に設けられた突起の形状を示す図である。図８の（Ａ）において、箇所Ｂを図８の（Ｂ）にて拡大して示す。
【００６６】
気流により塵埃を上流側から下流側へ搬送する過程において、塵埃を帯電させ、帯電した塵埃と、他の塵埃を衝突させて塵埃塊（クラスタ）の形成を促進させる摩擦帯電経路を備えた塵埃凝集路において、例えば、１種類の材料（例えばＡＢＳ樹脂）にて形成されたφ４０ｍｍの塵埃凝集路に風速ｖ＝２５ｍ／秒の風を流通させ、塵埃を継続的に流通させた場合、塵埃凝集路の内壁に約２０ｋＶの表面電位が観測された。
【００６７】
図８に示すように、塵埃凝集路９０の流路９１の壁９２の内面上に突起９３（例えば、高さ１／８Ｄ＝５ｍｍ）が配置される場合、その突起９３の先端には電界が集中する。この電界集中の強度は、突起９３の先端の曲率によって変化する。
【００６８】
図９は、塵埃凝集路の内壁が同一の表面電位を示す場合における、突起先端の曲率半径（ｍｍ）と、突起先端に集中した電界の強度（Ｖ／ｍｍ）の関係を調べて示した図である。縦軸および横軸は、対数表記されている。
【００６９】
図９によれば、突起の先端の曲率半径を小さくするにつれ、突起先端に電界が集中する様子がうかがえる。ここで、空気の絶縁破壊は、３５５０Ｖ／ｍｍである（この値は、気温や湿度によって変化する）。図９には、その値にて破線を示した。
【００７０】
ここで、電界強度が空気の絶縁破壊の値に達すると、その電界が集中している位置が基点となり、放電現象が生ずる。上記のように、放電が生ずると、突起の先端が欠落して突起の高さが損なわれ、やがて塵埃凝集効果が損なわれるため、放電現象が生じないようにする必要がある。図９から、突起先端に集中する電界強度が、空気の絶縁破壊３５５０Ｖ／ｍｍを超えない突起先端の曲率半径の大きさは０．２ｍｍ程度と読み取ることができる。
【００７１】
故に、突起先端の曲率半径は、０．２ｍｍ以上にすべきである。但し、気温や湿度による空気の絶縁破壊の変動を考えると、余裕度を考慮し、更に大きな曲率半径、例えば１ｍｍを選べば、０．２ｍｍの場合の電界強度を、図９より、約１／５に弱めることができるため、望ましい。
【００７２】
このように、塵埃凝集路９０は、塵埃を含む気体が流通する流路９１と、流路９１を流れる塵埃を帯電させ、帯電した塵埃と他の塵埃とを衝突させて塵埃塊（クラスタ）の形成を促進するための摩擦帯電経路とを備え、摩擦帯電経路は、摩擦帯電経路を形成する壁９２を有し、壁９２の内面には突出した角部を有する突起９３が配置され、突起９３の角部には、その端面が丸められたアール部９４が形成されており、アール部９４の半径が０．２ｍｍ以上である。
【００７３】
このようにすることにより、摩擦帯電経路に電荷が蓄積した場合においても、摩擦帯電経路の突起９３の角部への電界の集中を防止することができる。故に、角部からの放電を防止することができるため、角部の欠落を防止でき、従って、突起９３の高さが徐々に損なわれ、突起９３の塵埃凝集効果が損なわれ、塵埃凝集路としての性能が徐々に劣化していくという不具合を、未然に防止することができる。
【００７４】
あわせて、突起９３を樹脂の成型品にて構成する場合には、角部を０．２ｍｍ以上に設定しておけば、容易に成型することができるため、摩擦帯電経路を備えた塵埃凝集路９０の製作コストを抑制することもできる。
【００７５】
このようにして、簡単な構造で、塵埃中の粒子どうしの衝突回数を増加させて凝集を促し、粒子数を低減させるとともに見かけ上の粒子径を大きくすることが可能な塵埃凝集路９０を提供することができる。
【００７６】
（実施形態１−２）
この発明の実施形態１−２が実施形態１−１と異なる点としては、塵埃凝集路は、流路の気体が流れる方向に垂直な断面において径の最も短い部分の長さをＤとし、角部の端面に形成されるアール部の半径をＲとすると、Ｒ≦０．２５Ｄである。
【００７７】
このようにすることにより、突起と塵埃凝集路を流通する気流に搬送される塵埃との衝突が生じやすくなる。
【００７８】
なお、Ｒ＞０．２５Ｄの場合、気流が滑らかに突起のＲ面に沿うため、気流に搬送された塵埃と突起の衝突が生じにくくなり、塵埃凝集路の塵埃凝集効果が低下する。
【００７９】
（実施形態１−３）
この発明の実施形態１−３が実施形態１−１と異なる点としては、塵埃凝集路は、流路の気体が流れる方向に垂直な断面において径の最も短い部分の長さをＤとし、角部の端面に形成されるアール部の半径をＲとすると、Ｒ≦０．０５Ｄであることが好ましい。
【００８０】
このようにすることにより、突起の下流側に渦を効率よく生成することができるため、塵埃凝集路を流通する気流に搬送された塵埃と、摩擦帯電経路の壁面との衝突をより促進することができ、塵埃の帯電量を増加させ、より、塵埃凝集路の塵埃凝集効果を向上することができる。
【００８１】
気流により塵埃を上流側から下流側へ搬送する過程において、塵埃を帯電させ、帯電した塵埃と、他の塵埃を衝突させて塵埃塊（クラスタ）の形成を促進させる摩擦帯電経路を備えた塵埃凝集路において、例えば、図８に示すように、φ４０ｍｍの塵埃凝集路の内壁に、高さ５ｍｍ（１／８Ｄ）の突起を設け、風速ｖ＝２５ｍ／ｓの風を流通させると、突起の後方の流れは突起により乱される。この乱れの強度は、突起先端の曲率によって変化する。
【００８２】
図１０は、塵埃凝集路を流通する風速が同一の場合における、突起先端の曲率半径ｒ（ｍｍ）を管の直径Ｄ（ｍｍ）で無次元化した、突起先端の無次元曲率半径（ｒ／Ｄ）と、塵埃凝集路の内壁に、突起先端の無次元曲率半径がｒ／Ｄである突起を備えた塵埃凝集路の凝集効果を、塵埃凝集路の内壁に突起が無いときの塵埃凝集路の凝集効果で除した、無次元凝集効果（倍）の関係を調べて示した図である。縦軸は、対数表記されている。
【００８３】
図１０によれば、突起の先端の曲率半径を大きくするにつれ、凝集効果が損なわれていく様子がうかがえる。また、傾向として、３つの領域に大別されることがうかがえる。
【００８４】
まず、ｒ／Ｄが０．３以上の位置においては、突起の高さに対して突起先端の曲率半径が大きすぎ、流れが突起先端に沿って流れ、突起の後方に乱れが生じにくく、故に、塵埃同士の衝突確率が小さく、得られる塵埃の凝集効果も小さい。
【００８５】
次に、ｒ／Ｄが０．２５の付近において、急激に塵埃の凝集効果が大きくなる。この曲率半径において、壁面に沿う流れが突起先端にて剥離し、突起後方に乱れが生じるため、故に、塵埃同士の衝突確率が飛躍的に増加し、得られる塵埃の凝集効果も飛躍的に増加する。
【００８６】
ｒ／Ｄが０．０５〜０．２５の領域においては、ｒ／Ｄが小さくなるにつれて、突起先端にて生ずる剥離が徐々に大きくなり、故に、塵埃同士の衝突確率が徐々に増加し、得られる塵埃の凝集効果も徐々に増加する。
【００８７】
さらに、ｒ／Ｄが０．０５の付近において、さらに急激に塵埃の凝集効果が大きくなる。この曲率半径において、壁面に沿う流れが突起先端にて左右にせん断され、突起後方に強い渦流が生じるため、故に、塵埃同士の衝突確率がさらに飛躍的に増加し、得られる塵埃の凝集効果もさらに飛躍的に増加する。
【００８８】
ｒ／Ｄが０．０５以下の領域においては、ｒ／Ｄの大小に関わらず、常に突起後方に強い渦流が生じるため、高い塵埃同士の衝突確率が得られ、高い塵埃の凝集効果が得られる。
【００８９】
（実施形態１−４）
この発明の実施形態１−４が実施形態１−１と異なる点としては、塵埃凝集路においては、摩擦帯電経路は、流路を流通する気体に含まれる塵埃を帯電させやすい材質によって形成されている。
【００９０】
このようにすることにより、塵埃を効率よく帯電させることができるため、塵埃同士を凝集してクラスタ化させて塵埃塊をより効率よく生成することができる。したがって、塵埃凝集路の塵埃凝集効果をさらに向上することができる。
【００９１】
（実施形態１−５）
この発明の実施形態１−５が実施形態１−１と異なる点としては、塵埃凝集路においては、摩擦帯電経路は、流路を流通する所定の塵埃の接触電位よりも高い接触電位を持つ第１摩擦帯電部と、流路を流通する所定の塵埃の接触電位よりも低い接触電位を持つ第２摩擦帯電部とを有し、第１摩擦帯電部と第２摩擦帯電部とが対向するように配置されていることが好ましい。
【００９２】
このようにすることにより、塵埃を効率よく帯電させることができるとともに、正に帯電した塵埃と、負に帯電した塵埃とを、クーロン力により凝集し、さらに大きな塵埃塊をより効率よく生成することができる。したがって、塵埃凝集路の塵埃凝集効果をより一層向上することができる。
【００９３】
以上の実施形態１−１から実施形態１−５は、以下の実施形態１−Ａから実施形態１−Ｊに適用される。
【００９４】
（実施形態１−Ａ）
図１１は、この発明の実施形態１−Ａの塵埃凝集路の要部を透視した斜視図であり、図１２は、実施形態１−Ａの塵埃凝集路の要部を示す正面図である。
【００９５】
図１１と図１２に示すように、この発明の実施形態１−Ａの塵埃凝集路７０においては、流路７１の壁７２の内面に、複数の突起７３ａと突起７３ｂが設けられている。突起７３ａと突起７３ｂは、底面が三角形の突起である。
【００９６】
図１３は、実施形態１−Ａの突起を示す図である。図１３（Ａ）は、突起の底面図、図１３（Ｂ）は、突起の側面図、図１３（Ｃ）は、突起の正面図である。流路の上流側を正面とする。
【００９７】
図１３に示すように、突起７３ａの底面部△ＥＦＧの各辺の長さがＥＦ：ＦＧ：ＧＥ＝１：２：√３となる直角三角形を成し、直角三角形の各頂角のうち、３０°を成す角Ｇが、流れの上流側に配置され、６０°と９０°の角に挟まれる辺ＥＦは、流れ方向に対して垂直になるように配置されて、突起７３ａの底面部△ＥＦＧが流路７１の壁７２の内面と接合されている。突起７３ａの残りの一つの頂点Ｉは、壁７２から流路７１内に突出するように形成されている。
【００９８】
突起７３ａは、流路７１の流れ方向に垂直な面における流路幅の代表長さ（正方形流路の場合は一辺の長さ、円形流路の場合は直径）をＤとすると、流れ方向の長さＧＥ＝（３／８）Ｄ、流れ方向と斜辺のなす角が、上流側から下流側に見て時計回りに３０°、突起７３ａの高さｈがｈ＝（１／８）Ｄである形状をなしている。突起７３ａに隣り合う突起７３ｂにおいては、流れ方向と斜辺のなす角は上流側から下流側に見て反時計回りに３０°である。流路７１の壁７２上では、４つの突起７３ａが等間隔に配置され、４つの突起７３ａのそれぞれの間に突起７３ｂが４つ配置されて、突起７３ａと突起７３ｂがいわゆる互い違いの方向を向けて配置されている。
【００９９】
図１４は、実施形態１−Ａの突起の周囲の気流の様子を模式的に示す図である。
【０１００】
図１４に示すように、突起７３ａの斜辺ＧＩに沿う流れの流速Ｖ９は、突起７３ａの流れの衝突のため、せき止められて、流路７１内を流通する流体の流速Ｐに対しやや遅くなる。一方、突起７３ａの流れ方向の辺ＧＥに沿う流れの流速Ｖ１０は、流路７１内を流通する流体の流速Ｐと略同等となる。そのため、突起７３ａの周りの、流路７１内を流通する流体の流速を基準とした相対速度を考えると、流れ方向の辺ＧＥ上においては流路７１の上流側から下流側へ、斜辺ＦＧ上においては流路７１の下流側から上流側へ、突起７３ａの周りを回転する循環が生ずる。この循環により、三角錐状を呈する突起７３ａの頂点から馬蹄渦Ｖ１１が発生し、その馬蹄渦Ｖ１１は突起７３ａの下流側の流路７１の壁７２に沿って下流へ移動する。この馬蹄渦１１は突起７３ａの下流を流通する流れに旋回を与える。突起７３ｂにおいても、突起７３ａと同様に馬蹄渦が形成されるが、馬蹄渦の回転の向きは逆向きである。
【０１０１】
実施形態１−Ａにおいては、突起７３ａと突起７３ｂの高さｈはｈ＝（１／８）Ｄであるので、馬蹄渦発生直後の馬蹄渦Ｖ１１の直径は、流路７１の内部を流通する流体の流速にもよるが、（１／８）Ｄか、またそれよりもやや大きいサイズになる。前述のように被凝集粒子の大きさがミクロンオーダーのものに集中しているような場合、径がＤの流路７１の壁７２からの距離が（１／８）Ｄまでの位置において、特に被凝集粒子の分布密度が高くなる現象が見られるので、実施形態１−Ａの突起７３ａと突起７３ｂは、特に被凝集粒子の分布密度が高くなる流路７１の壁７２から（１／８）Ｄまでの位置を通過する気体を、馬蹄渦を発生させることによって積極的に攪拌する。
【０１０２】
このように、塵埃凝集路７０においては、突起７３ａと突起７３ｂは、壁７２からの高さが、流路７１の気体が流れる方向に垂直な断面の代表長さの１／８であることにより、異物が突起７３ａと突起７３ｂに引っかかりにくくなる。
【０１０３】
図１５は、本発明の実施形態１−Ａの突起により発生する渦の様子を模式的に示した図である。図１５（Ａ）は、流路を正面から見た図であり、図１５（Ｂ）は、流路を側面から見たときの図である。
【０１０４】
図１５に示すように、流路７１の壁７２の近傍に、隣合う渦同士はそれぞれ逆方向に回転する、８本の馬蹄渦Ｖ１１が生ずる。なお、隣合う渦同士はそれぞれ逆方向に回転しているため、渦と渦の接面における流れは、流れ方向に垂直な面における流線ベクトルを考えると、一方が流路中央部から壁面部へ向かう方向ならば他方も同方向の流れとなり、一方が流路壁面部から中央部へ向かう方向ならば他方も同方向の流れとなるので、スムーズに合流する方向となるため、流れの粘性による摩擦抵抗が減少し、そのため、実施形態１−Ａの塵埃凝集路７０においては、渦による圧力損失が低減する。
【０１０５】
流路７１を流通する流体に、長さＤ、太さ０．０５Ｄといった棒状の異物その他が混入していた場合、例えば、塵埃凝集路の突起の形状が湾曲構造を成していると、棒状の異物の一端が１つの突起に引っ掛かり、棒状の異物の他端が他の突起に引っ掛かった場合、塵埃凝集路の内部に異物がつまってしまうといった不具合が生ずる可能性がある。一方、実施形態１−Ａの塵埃凝集路７０においては、突起７３ａに凹部は無く、突起７３ａと突起７３ｂにおいては斜辺面が形成されているため、前述のような棒状の異物その他は突起に引っ掛かりにくい。
【０１０６】
このように、塵埃凝集路７０においては、気体の流れる方向に垂直な方向の突起７３ａと突起７３ｂの断面積は、上流側で小さく下流側で大きい。このようにすることにより、異物が突起７３ａと突起７３ｂに引っかかりにくくなる。
【０１０７】
従って、実施形態１−Ａの塵埃凝集路７０を用いれば、例えば、流れに棒状の異物その他が混入する可能性のある場合には、棒状の異物が乱れ発生部に引っ掛かってつまるといった不具合を未然に防止することができるため、信頼性の高い塵埃凝集路を得ることができる。
【０１０８】
なお、実施形態１−Ａの塵埃凝集路７０の突起の形状は、図１６〜図１８に示す突起の形状であってもよい。
【０１０９】
図１６は、本発明の実施形態１−Ａの別の形状の突起が配置された塵埃凝集路７０の要部を透視した斜視図であり、図１７は、本発明の実施形態１−Ａの別の形状の突起が配置された塵埃凝集路の要部を示す正面図であり、図１８は、本発明の実施形態１−Ａの別の形状の突起が配置された塵埃凝集路の側断面を示す図である。
【０１１０】
図１６から図１８に示すように、塵埃凝集路１２０の流路１２１内においては、流路１２１の壁１２２の内面上に突起１２３を配置している。
【０１１１】
（実施形態１−Ｂ）
図１９は、この発明の実施形態１−Ｂの塵埃凝集路の要部を透視した斜視図であり、図２０は実施形態１−Ｂの塵埃凝集路の要部を示す正面図、図２１は、実施形態１−Ｂの塵埃凝集路の側断面を示す図である。
【０１１２】
図１９から図２１に示すように、実施形態１−Ｂは、実施形態１−Ａの突起７３ａと突起７３ｂに替えて、複数の突起８３が設けられている。突起８３は、三角錐状の突起である。
【０１１３】
図２２は、実施形態１−Ｂの突起を上から見た形状（Ａ）と横から見た形状（Ｂ）を示す図である。
【０１１４】
図２２に示すように、突起８３の形状は、三角錐の底面部△ＪＫＬの底辺ＫＬ：高さＪＭ＝１：２となる二等辺三角形を成し、底面部二等辺三角形の最小の角Ｊが流れの上流側に配置され、底辺ＫＬが流れ方向に対して垂直になるように配置され、底面部にて流路壁面と接合されている。また、三角錐状突起の頂角をＮとして、頂角Ｎから底面部二等辺三角形に下ろした垂線はＭを通過する、つまり、ＮＭは、ＪＭ、ＫＬに対してそれぞれ垂直になるように構成されている。そして、流路８１の流れ方向に垂直な面における流路幅の代表長さ（正方形流路の場合は一辺の長さ、円形流路の場合は直径）をＤとして、流れ方向の長さＪＭ＝（１／２）Ｄ、三角錐高さＮＭ＝（１／８）Ｄである形状をなしている。
【０１１５】
また、流路８１の壁８２の内面には、多数の突起８３が規則的に配置されている。塵埃凝集路８０においては、複数の突起８３を、流れ方向に（３／２）ＪＭ、流れに垂直な方向に（３／２）ＫＬおきに配置するとともに、１つの突起８３に対して、流れ方向に（３／４）ＪＭ、流れに垂直な方向に（３／４）ＫＬずれた位置にさらに配置し、またそれに対して複数の突起８３を、流れ方向に（３／２）ＪＭ、流れに垂直な方向に（３／２）ＫＬおきにさらに配置するといった配列に設定されている。つまり、流れ方向の１ピッチを（３／２）ＪＭ、流れに垂直な方向の１ピッチを（３／２）ＫＬとすると、流れ方向、流れに垂直な方向ともに、半ピッチずつずらした位置された、いわゆる千鳥配置に複数かつ多段に配置される。
【０１１６】
これらの突起８３を上流側から投影すると、複数の突起８３は互いに完全には重なり合わず、かつ、隣同士の突起８３は、ある一定分だけ重なり合うように配置されている。
【０１１７】
実施形態１−Ｂの塵埃凝集路８０によると、流路８１の壁８２の内面近傍を流通する流れは、三角錐突起を成す突起８３の面ＪＮＫおよび面ＪＮＬの傾斜により三角錐底面部に対して頂角Ｎ側に持ち上げられ、流路中央側に巻き上げられるとともに、頂角Ｎの下流側に弱い双子渦を発生させる。実施形態１−Ｂの塵埃凝集路８０を流通する流れは、最初に出会う突起８３の作る弱い双子渦により攪乱され、下流に流通して、次に出会う突起８３の作る弱い双子渦によりまた攪乱され、更に下流に流通して、更に次に出会う突起８３の作る弱い双子渦によりまた更に攪乱され、といった具合に、次々と攪乱される。このような攪乱が、複数の突起８３の箇所にてそれぞれ生ずる。前述のように被凝集粒子の大きさがミクロンオーダーのものに集中しているような場合、径がＤの流路であれば、流路８１の壁８２から（１／８）Ｄの距離までの位置において特に被凝集粒子の分布密度が高くなる現象が見られるので、実施形態１−Ｂの複数かつ多段に配置された突起８３は、特に被凝集粒子の分布密度が高くなる流路の壁面から（１／８）Ｄまで距離の位置を、複数の双子渦にて積極的に攪乱する。
【０１１８】
このように、塵埃凝集路８０においては、突起８３は、壁８２からの高さが、流路８１の気体が流れる方向に垂直な断面の代表長さの１／８以下であることにより、異物が突起８３に引っかかりにくくなる。
【０１１９】
また、上流側から投影すると、複数の突起８３は互いに完全には重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起８３は、ある一定分だけ重なり合うように配置されているので、流路８１の壁８２に沿って流通する流れは、必ず突起８３に出会う。その後、流路８１の壁８２に沿って流通する流れは、下流に流通するに従い、何度も何度も突起８３に出会いながら、塵埃凝集路８０内を通過する。
【０１２０】
このように、塵埃凝集路８０においては、突起８３は、流路８１内において気体が流れる方向に沿って複数配置され、それぞれの突起８３は、流路８１の上流側から下流側に向かって突起８３を投影したときにそれぞれの突起８３の一部が重なり合うように配置されている。このようにすることにより、流路８１に沿って流れる気体が突起８３の周囲を通過しやすくなり、効率よく渦を発生させることができる。
【０１２１】
したがって、実施形態１−Ｂの塵埃凝集路８０においては、流路８１の壁８２から（１／８）Ｄの距離までの位置を流通する気流に対して最も効率的に攪乱できるとともに、発生する双子渦の数を多くすることができる。
【０１２２】
このように、塵埃凝集路８０において、突起８３は、流路８１内において気体が流れる方向に沿って複数配置され、それぞれの突起８３は、流路８１の上流側から下流側に向かって突起８３を投影したときにそれぞれの突起の一部が重なり合うように配置されていることにより、流路８１に沿って流れる気体が突起８３の周囲を通過しやすくなり、効率よく渦を発生させることができる。
【０１２３】
また、塵埃凝集路８０を流通する流体に、例えば柔軟な素材でできた布状のものであって流路８１の径と同程度の大きさの異物（例えば布状や網目状の素材、例えばハンカチやパンティーストッキングといったもの）その他が混入していた場合、塵埃凝集路の突起の形状が湾曲構造または矩形を成していると、布状の異物が突起に引っ掛かりやすく、そのため塵埃凝集路の内部に異物がつまってしまうといった不具合が生ずる可能性があるが、実施形態１−Ｂにおいては、突起８３は流れの上流側に滑らかな三角錐突起を成しているため、前述の布状の異物その他は引っ掛かりにくい。
【０１２４】
従って、実施形態１−Ｂの塵埃凝集路８０を用いれば、多数の双子渦の攪乱により、十分な凝集性能を得ながら、第１実施形態から実施形態１−Ａの塵埃凝集路よりも、例えば、流れに布状の異物その他が混入する可能性のある場合には、布状の異物が乱れ発生部に引っ掛かってつまるといった不具合を未然に防止することができるため、信頼性の高い塵埃凝集路８０を得ることができる。
【０１２５】
（実施形態１−Ｃ）
図２３は、実施形態１−Ｃの塵埃凝集路の要部を透視した斜視図であり、図２４は実施形態１−Ｃの塵埃凝集路の要部を示す正面図、図２５は、実施形態１−Ｃの塵埃凝集路の側断面を示す図である。
【０１２６】
図２３から図２５に示すように、実施形態１−Ｃの塵埃凝集路１００においては、複数の突起１０３が流路１０１の壁１０２の内面上に設けられている。それぞれの突起１０３は、実施形態１−Ｂの突起８３と同一形状の三角錐状突起により形成されており、その配列または配置が異なる。すなわち、上流側から投影すると、複数の突起１０３は互いに重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起１０３は、一定の間隔をあけられて配置されている。また、流れ方向に垂直な方向の面内に、複数の突起１０３が配置されない配列でもよい。その他の部分は実施形態１−Ｂと同様である。
【０１２７】
実施形態１−Ｃの塵埃凝集路１００によると、突起１０３により、実施形態１−Ｂの突起８３によって生じる渦と略同一の双子渦が生ずる。但し、実施形態１−Ｂの突起８３に対して、個数が少なく、また、上流側から投影すると、複数の突起１０３は互いに重なり合わない配列になっているため、流路１０１の壁１０２に沿って流通する流れの多くは突起１０３に一度だけ出会い、突起１０３と突起１０３の間を流通する流れは、突起１０３に一度も出会わない。故に、実施形態１−Ｃの塵埃凝集路１００においては、流れに与えることができる攪乱は実施形態１−Ｂの塵埃凝集路８０に比べ、大幅に低下する。
【０１２８】
しかしながら、実施形態１−Ｃの塵埃凝集路１００は、成型方法が極めて容易となる利点がある。すなわち、上流側から投影すると、複数の突起１０３は互いに重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起１０３は、一定の間隔をあけられて配置されているため、例えば、塵埃凝集路１００を樹脂成型する場合、塵埃凝集路１００の上流側を金型の可動側に設定し、塵埃凝集路１００の下流側を金型の固定側に設定し、金型を構成すれば、複雑な金型構成を必要とせず、塵埃凝集路１００を一体で成型することができる。
【０１２９】
また、塵埃凝集路１００内を流通する流体に、例えば流路１０１の断面と同程度の面積を持つ板状の異物（例えば牛乳キャップといったもの）その他が混入していた場合、例えば、流れ方向に垂直な方向の面内に、複数の乱れ発生部が配置しているため、流路の断面と同程度の面積を持つ板状の異物の端部が同時に複数の突起に引っ掛かる可能性が高く、そのため塵埃凝集路の内部に異物がつまってしまうといった不具合が生ずる可能性があるが、実施形態１−Ｃにおいては、突起１０３は流れ方向に垂直な方向の面内に、複数の突起１０３が配置されない配列に設定されるため、流路１０１の断面と同程度の面積を持つ板状の異物その他は引っ掛かりにくい。
【０１３０】
従って、実施形態１−Ｃの塵埃凝集路１００を用いれば、極めて成形性が良いとともに、例えば、流れに流路の断面と同程度の面積を持つ板状の異物その他が混入する可能性のある場合には、異物が乱れ発生部に引っ掛かってつまるといった不具合を未然に防止することができる。このようにして、極めて高い成形性と極めて高い信頼性の両方を同時に有する塵埃凝集路を得ることができる。
【０１３１】
図２６から図３０は、実施形態１−Ｃにかかる突起の他の配列を模式的に示す図である。（Ａ）流路方向に垂直な方向に見た図と、（Ｂ）その流れの上流側から投影した模式図である。
【０１３２】
図２６に示すように、流れ方向に垂直な方向の面の周上に、複数の突起１０３が配置されるが、それぞれの突起は互いに近い箇所、円筒状の流路の場合には、望ましくは９０°程度の範囲に、流れ方向に垂直な方向の面内に配置された複数の突起１０３が集まっていれば、極めて高い成形性と極めて高い信頼性の両方を同時に得られる。
【０１３３】
図２７に示すように、隣り合う突起１０３が互いに重ならないように多少ずらして配置し、突起によって生じる異物のつまりを防止したものや、さらに同様の効果を得るものとして、図２８のように、突起をいくつかグループに分けて、そのグループを互いに流路方向にずらして配置したものや、図２９と図３０のように鋸歯状配列が例示できる。これらはいずれも極めて高い成形性が得られる。
【０１３４】
図３１は、実施形態１−Ｃの塵埃凝集路における隣接した突起の配置を示す図である。
【０１３５】
図３１に示すように、流れ方向と平行な方向から見た投影面内に突起１０３が重ならないように配置したとき、隣り合う突起１０３の距離を距離Ｗとすると、次の式によりＷを表すことができる。
【０１３６】
Ｗ＝２α＋γｔａｎβ  （ただしα、β、γは任意の正の整数）
突起１０３においてα、βをそれぞれ３ｍｍ以上、γ（ｍｍ）を任意の数とする。
【０１３７】
気流に平行な方向Ｓに分離した金型を用いて塵埃凝集路１００を作製すると、流路１０１と突起１０３を一度に成型することができる。このようにすることにより、成型コストを大幅に削減することができる。突起１０３間の距離については、最低限Ｗ（ｍｍ）確保することによって、気流に垂直となる投影面内に突起が互いに重なり合わないように配置し、また、突起と突起の間に入る金型の強度を確保することができる。
【０１３８】
（実施形態１−Ｄ）
図３２は実施形態１−Ｄの塵埃凝集路の要部を透視した斜視図であり、図３３は実施形態１−Ｄの塵埃凝集路の要部を示す正面図、図３４は、実施形態１−Ｄの塵埃凝集路の側断面を示す図である。
【０１３９】
図３２から図３４に示すように、本発明の実施形態１−Ｄにおいては、実施形態１−Ｂの突起８３に替えて、複数の突起１１３が流路１１１の壁１１２の内面上に設けられている。突起１１３は、実施形態１−Ｂの突起８３と比べて、大きさが１／２（流れ方向の長さ：ＪＭ＝（１／４）Ｄ、三角錐高さ：ＮＭ＝（１／１６）Ｄ）の相似形の三角錐状突起により形成されており、設置に関しても１／２の相似で配置される。なお、三角錐状突起の個数は実施形態１−Ｂの約４倍に設定されている。その他の部分は実施形態１−Ｂと同様である。
【０１４０】
実施形態１−Ｄの塵埃凝集路１１０によると、突起１１３により、実施形態１−Ｂの突起８３に対してスケールが１／２の略相似形の双子渦が生ずる。１つの突起１１３により生ずる双子渦は、実施形態１−Ｂの突起８３により生ずる双子渦と比較して、強度は弱くなるが、その分突起１１３の個数を多く設定しているため、略同様の攪乱を流れに与えることができる。
【０１４１】
但し、前述のように被凝集粒子の大きさがミクロンオーダーのものに集中しているような場合、径がＤの流路１１１の壁面から（１／８）Ｄまでの位置において特に被凝集粒子の分布密度が高くなる現象が見られるが、実施形態１−Ｄの複数かつ多段に配置された突起１１３は、高さが（１／１６）Ｄに設定されているため、特に被凝集粒子の分布密度が高くなる流路１１１の壁１１２から（１／８）Ｄまでの距離の位置のうち、積極的に攪乱を与えることができるのは約半分の領域のみに限られる。
【０１４２】
しかしながら、実施形態１−Ｄの突起１１３には、次のような利点がある。即ち、実施形態１−Ｄの突起１１３の高さは、（１／１６）Ｄに設定されており、実施形態１−Ｂの突起８３の高さに比べて１／２のため、流れ方向に垂直な方向における同一面内に配置された突起１１３による流路面積の減少幅が１／４になるので、その分、塵埃凝集路１１０の圧力損失は実施形態１−Ｂの塵埃凝集路８０に比べて格段に小さくなる。
【０１４３】
さらに、実施形態１−Ｄの突起１１３の高さは、（１／１６）Ｄに設定されているため、突起１１３により発生する双子渦が塵埃凝集路１１０の流路１１１の壁１１２に発達する速度の境界層に影響を与え、境界層厚みを薄くする効果が得られる。
【０１４４】
一般に、流路の壁面部近傍には、流路内部を流通する流体の粘性により、速度の境界層ができる。境界層内部の流速は、流路中央部に比べて風速が遅く、その領域は流れに対する抵抗が大きい。即ち、境界層が発達して境界層の厚みが厚くなると、それだけ流れやすい領域の面積が減少し、見かけ上、流路の断面積が小さくなったような挙動を示す。従って、境界層が発達して境界層の厚みが厚くなると、その流路の圧力損失は増大する。
【０１４５】
実施形態１−Ｄの突起１１３により発生する双子渦は、渦のスケールが小さく、また、より壁面部近傍に発生するため、突起１１３により発生する双子渦が上記の境界層の発達を抑制し、そのため、流路壁面の流れに対する抵抗が小さくなり、流路１１１の圧力損失が大幅に低下する。
【０１４６】
例えば、流路１１１の径ＤがＤ＝４０ｍｍ、流れの代表流速が２５ｍ／秒、常温常圧の場合、実験結果によると、（乱れ発生部による圧力損失）＜（乱れ発生部による境界層の発達抑制効果）となり、多数の突起１１３が存在するにもかかわらず、突起のない流路よりも圧力損失が小さい塵埃凝集路１１０が得られた。
【０１４７】
また、塵埃凝集路１１０を流通する流体に、異物その他が混入していた場合においても、突起１１３は、実施形態１−Ｂの突起８３に対して高さが１／２のため、突起１１３は、実施形態１−Ｂの突起８３に対して異物がより一層引っ掛かりにくい。
【０１４８】
従って、実施形態１−Ｄの塵埃凝集路１１０を用いれば、多数の双子渦の攪乱により、十分な凝集性能を得ながら、さらに、管路摩擦抵抗を低減することができるため、圧力損失を大幅に低減した塵埃凝集路１１０を得ることができる。また、例えば、流れに異物その他が混入する可能性のある場合においても、異物が突起１１３に引っ掛かってつまるといった不具合を略完全に防止することができるため、極めて信頼性の高い塵埃凝集路１１０を得ることができる。
【０１４９】
（実施形態１−Ｅ）
図３５は、この発明の実施形態１−Ｅの塵埃凝集路の要部を示す斜視図、図３６は実施形態１−Ｅの塵埃凝集路の要部を示す正面図、図３７は、実施形態１−Ｅの塵埃凝集路の側断面を示す図である。
【０１５０】
図３５から図３７に示すように、塵埃凝集路４０は、流路４１と、壁４２と、渦発生手段として複数の突起４３とを備える。流路４１は、円筒状の壁４２によって形成されている。突起４３は、翼形状の突起である。突起４３の形状は、流路４１の流れ方向に垂直な面における流路幅の代表長さ（正方形流路の場合は一辺の長さ、円形流路の場合は直径）をＤとして、翼弦長Ｃ＝（３／８）Ｄ、食違角（翼弦と流れ方向の成す角）が上流側から下流側に見て反時計回りに２２．５°、最大そり位置が前縁より０．６５Ｃ位置、下流側に凸、高さｈ＝（１／８）Ｄの形状をなす。突起４３の配置は、流れ方向に垂直な方向の同一面に、等間隔で６個、つまり、円管状の流路４１の壁４２の内面に６０°おきに設置されている。
【０１５１】
図３８は、実施形態１−Ｅの塵埃凝集路における突起の周囲の気体の流れを模式的に示す図である。
【０１５２】
図３８（Ａ）に示すように、翼形状を呈する突起４３の凹側面に沿う流れの流速Ｖ１は、突起４３への流れの衝突のため、せき止められて、流路４１内を流通する流体の流速に対しやや遅くなる。逆に、突起４３の凸側面に沿う流れの流速Ｖ２は、流路内を流通する流体の流速に対しやや速くなる。そのため、図３８（Ｂ）に示すように、突起４３の周囲において、流路４１内を流通する流体の流速を基準とした相対速度を考えると、凸側面においては流路４１の上流側から下流側へ、凹側面においては流路４１の下流側から上流側へ、突起４３の周りを回転する循環Ｖ３が生ずる。
【０１５３】
図３９は、突起の周囲に生じる渦を模式的に示す図である。
【０１５４】
図３９に示すように、図３８（Ｂ）に示す突起４３の周囲の循環Ｖ３により、翼形状を呈する突起４３の翼端部から強い馬蹄渦Ｖ４が発生し、その馬蹄渦Ｖ４は突起４３の下流側の流路４１の壁４２に沿って下流へ移動する。この馬蹄渦Ｖ４は突起４３の下流を流通する流れに強い旋回を与える。
【０１５５】
実施形態１−Ｅの塵埃凝集路４０においては、突起４３の翼高さｈは、ｈ＝（１／８）Ｄであるので、馬蹄渦Ｖ４の発生直後の馬蹄渦Ｖ４の直径は、流路４１内を流通する流体の流速にもよるが、（１／８）Ｄか、またはそれよりもやや大きいサイズになる。前述のように被凝集粒子の大きさがミクロンオーダーに集中しているような場合、径がＤの流路４１の壁４２の内面からの距離が（１／８）Ｄまでの位置において特に被凝集粒子の分布密度が高くなる現象が見られるので、突起４３は、特に被凝集粒子の分布密度が高くなる流路４１の壁４２から（１／８）Ｄまでの位置を、馬蹄渦Ｖ４によって積極的に攪拌するように設定されている。
【０１５６】
このように、塵埃凝集路４０においては、突起４３は、壁４２からの高さが、流路４１の気体が流れる方向に垂直な断面の代表長さの八分の一であることにより、異物が突起４３に引っかかりにくくなる。
【０１５７】
図４０は、本発明の実施形態１−Ｅの突起により発生する渦の様子を模式的に示した図である。図４０（Ａ）は、流路を正面から見た図であり、図４０（Ｂ）は、流路を側面から見たときの図である。
【０１５８】
図４０に示すように、塵埃凝集路４０においては、気体Ｐが流路４１内に流入すると、流路４１の壁４２の内面に、６か所に突起４３を等間隔に設置しているので、流路４１の壁４２の内面近傍に６本の同一回転方向の馬蹄渦Ｖ４が略等間隔に生ずる。また、隣合う渦同士は同一方向に回転しているため、渦と渦の接面における流れは、流れ方向に垂直な面における流線ベクトルを考えると、一方は流路中央部から壁面部へ向かう方向、他方は流路壁面部から中央部へ向かう方向となり、衝突しあう方向となるため、それぞれの渦の流れに運ばれる微細塵は、より衝突確率が高められる。
【０１５９】
このように、塵埃凝集路４０においては、突起４３が複数配置されていることにより、流路４１内に多数の渦を発生させて、塵埃凝集の効果を高めることができる。
【０１６０】
従って、実施形態１−Ｅの塵埃凝集路４０を用いれば、第３実施形態の塵埃凝集路３０よりも、流れにより運ばれる微細塵の衝突確率がより高められるので、塵埃の凝集能力は大幅に高められる。
【０１６１】
このように、塵埃凝集路４０においては、渦発生手段は突起４３を含み、突起４３は、突起４３の周囲を通過する気体の速度を不均一にするように壁４２の内面から突出して形成されている。
【０１６２】
このようにすることにより、塵埃凝集路４０を流通する塵埃は、塵埃が気流によって流路４１内に導かれる段階と、塵埃が直進する気流によって流路４１内部を搬送される段階と、塵埃が流路４１の壁４２から突出した突起４３の下流に生ずる渦流に巻き込まれて流通する段階と、複数の塵埃が渦流により互いに衝突する段階と、衝突した複数の塵埃が塵埃塊（クラスタ）を形成する段階と、塵埃塊が気流によって流路４１内部を搬送される段階を順次経る。
【０１６３】
このようにすることにより、簡単な構造で、塵埃中の粒子どうしの衝突回数を増加させて凝集を促し、粒子数を低減させるとともに見かけ上の粒子径を大きくすることが可能な塵埃凝集路４０を提供することができる。
【０１６４】
（実施形態１−Ｆ）
図４１は、この発明の実施形態１−Ｆの塵埃凝集路の要部を示す斜視図、図４２は実施形態１−Ｆの塵埃凝集路の要部を示す正面図、図４３は、実施形態１−Ｆの塵埃凝集路を示す側断面図である。
【０１６５】
図４１から図４３に示すように、実施形態１−Ｆの塵埃凝集路５０においては、実施形態１−Ｅの突起４３に替えて、突起５３が設けられている。１つの突起５３は、実施形態１−Ｅの突起４３と同一形状の翼形状突起により形成されているが、配置が異なる。
【０１６６】
塵埃凝集路５０においては、流路方向に隣り合う２つの突起５３が、流れの上流側から下流側に向かって、階段状に配置される。階段状に配置された２つの突起５３は、上流側から見て一部が重なって配置される、すなわち、上流側に配置された突起５３の終端から下流に気流の仮想線を描くと、仮想線が下流側に配置された突起５３に交差するように配置される。実施形態１−Ｆの塵埃凝集路５０のその他の部分は、実施形態１−Ｅの塵埃凝集路４０と同様である。
【０１６７】
実施形態１−Ｆの塵埃凝集路５０においては、上流側に配置された突起５３において発生した馬蹄渦Ｖ５を、下流側に配置された突起５３において、さらに増強することにより、より強い馬蹄渦Ｖ６が生成される。渦は下流に移動するに従って徐々に減衰するが、塵埃凝集路５０において生成する渦は、塵埃凝集路４０において生成する渦よりも渦の強度が強いので、渦が減衰するまでの距離（到達距離）が長く、より下流にまで渦の影響を及ぼすことができる。流路５１の壁５２の内面近傍には、６本の同一回転方向の馬蹄渦が略等間隔に生ずる。
【０１６８】
図４４は、実施形態１−Ｆの塵埃凝集路における突起の周囲の気体の流れを模式的に示す図である。
【０１６９】
図４４に示すように、２つの突起５３を階段状に配置しているため、上流側で発生した馬蹄渦Ｖ５は、下流側の突起５３によって生じる渦に取り込まれて、効果的に強い馬蹄渦Ｖ６を生成できる。
【０１７０】
さらに、隣合う渦同士は同一方向に回転しているため、渦と渦の接面における流れは、流れ方向に垂直な面における流線ベクトルを考えると、一方は流路中央部から壁面部へ向かう方向、他方は流路壁面部から中央部へ向かう方向となる。このように、流れどうしが衝突しあう方向となるため、それらの流れに運ばれる微細塵は、より衝突確率が高められる。
【０１７１】
従って、実施形態１−Ｆの塵埃凝集路５０を用いれば、より強い渦を生成できるので、渦の到達距離が長く、その分、流れにより運ばれる微細塵の衝突確率がより高められるので、塵埃の凝集能力は大幅に高められる。また、実施形態１−Ｅの塵埃凝集路４０よりも、流れの摩擦が低減されるので、より圧力損失を低減することができる。
【０１７２】
なお、実施形態１−Ｆの塵埃凝集路５０によれば、圧力損失は実施形態１−Ｅの塵埃凝集路４０と同等でありながら、微細塵の衝突確率は実施形態１−Ｅの塵埃凝集路４０に対して約３０％向上するため、塵埃凝集路５０によると、さらに高性能の塵埃凝集路を得ることができる。
【０１７３】
（実施形態１−Ｇ）
図４５は、この発明の実施形態１−Ｇの塵埃凝集路の要部を示す斜視図、図４６は実施形態１−Ｇの塵埃凝集路の要部を示す正面図、図４７は、実施形態１−Ｇの塵埃凝集路を示す側断面図である。
【０１７４】
図４５から図４７に示すように、実施形態１−Ｇの塵埃凝集路６０においては、実施形態１−Ｆの突起５３に替えて、突起６３ａ、突起６３ｂ、突起６３ｃ、突起６３ｄが設けられている。突起（６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ）は、突起５３と同一形状の翼形状突起により形成されており、設置個数も同一であるが、隣合う突起６３ａと突起６３ｃ、突起６３ｂと突起６３ｄは、食違角（翼弦と流れ方向の成す角）が互いに逆になるように配置されている。すなわち、突起（６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ）は、凹部を形成するように湾曲した形状を有し、気体の流れる方向に交差する方向において隣り合う二つの突起は、それぞれ二つの凹部が互いに対向するように配置されている。流路６１内の壁６２においては、気流の方向と垂直に交差する断面の周の方向には、３つの突起６３ａを、食違角が上流側から下流側に見て時計回りに２２．５°になるように等間隔に配置し、その３つの突起６３ａのそれぞれの間に、３つの突起６３ｃを、食違角が上流側から下流側に見て反時計回りに２２．５°になるように配置する。また、突起６３ａと突起６３ｃの下流側に、気流の方向と垂直に交差する断面の周の方向に、３つの突起６３ｂを、食違角が上流側から下流側に見て時計回りに２２．５°になるように等間隔に配置し、その３つの突起６３ｂのそれぞれの間に、３つの突起６３ｄを、食違角が上流側から下流側に見て反時計回りに２２．５°になるように配置する。気流の流れる方向に沿っては、突起６３ａの下流側に突起６３ｂを配置し、突起６３ｃの下流側に突起６３ｄを配置する。４つの突起は、突起６３ａと突起６３ｃの凹部どうしの間の距離が、突起６３ｂと突起６３ｄの凹部どうしの間の距離よりも大きくなるように配置されている。
【０１７５】
実施形態１−Ｇの塵埃凝集路６０においては、それぞれの突起（６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ）においては、実施形態１−Ｅの突起４３と同様の馬蹄渦が発生し、馬蹄渦がその下流側の流路６１の壁６２に沿って下流へ移動するため、突起の下流を流通する流れに強い旋回を与える。
【０１７６】
図４８は、実施形態１−Ｇの塵埃凝集路の突起の周囲に発生する渦の様子を模式的に示す図である。
【０１７７】
図４８に示すように、実施形態１−Ｇの塵埃凝集路６０の流路６１内においては、１２個の突起を、それぞれが互い違いの方向を向くように配置している。そのため、流路６１の壁６２の内面近傍において、隣合う渦同士がそれぞれ逆方向に回転する、６本の馬蹄渦Ｖ７が生ずる。上流側の突起６３ａと突起６３ｃで発生した馬蹄渦Ｖ７は、下流側の突起６３ｂと突起６３ｄの間を流れる気流に取り込まれ、強い馬蹄渦Ｖ８を生成する。さらに、突起６３ｂと突起６３ｄを互い違いに配置しているため、下流側の突起６３ｂと突起６３ｄで生成された渦がそれぞれ強めあうように働くため、より強い馬蹄渦Ｖ８を生成することができる。
【０１７８】
また、隣合う渦同士はそれぞれ逆方向に回転しているため、渦と渦の接面における流れは、流れ方向に垂直な面における流線ベクトルを考えると、一方が流路中央部から壁面部へ向かう方向ならば他方も同方向の流れとなり、一方が流路壁面部から中央部へ向かう方向ならば他方も同方向の流れとなるので、スムーズに合流する方向となり、流れの粘性による摩擦抵抗が減少する。そのため、実施形態１−Ｇの流路６１においては、実施形態１−Ｆの流路５１に比べて、渦による圧力損失が低減する。
【０１７９】
このように、塵埃凝集路６０においては、突起（６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ）は、凹部を形成するように湾曲した形状を有し、気体の流れる方向に交差する方向において隣り合う二つの突起は、それぞれ二つの凹部が互いに対向するように配置されている。このようにすることにより、隣り合う突起で生成された渦は、互いに逆方向に回転しながら下流に進む。そのため、隣り合う渦と渦との接面においては、これらの渦を形成している気流は、同じ方向に進む流れとなる。したがって、隣り合う突起で生成された渦は、スムーズに合流し、流れの粘性による摩擦抵抗が減少する。このようにして、流路６１内の圧力損失を減少することができる。
【０１８０】
従って、実施形態１−Ｇの塵埃凝集路６０を用いれば、実施形態１−Ｅの塵埃凝集路４０よりも、流れの摩擦が低減されるので、より圧力損失を低減することができる。なお、流れの摩擦による微細塵の衝突確率は実施形態１−Ｅの塵埃凝集路４０に対して約５％低下するが、圧力損失は実施形態１−Ｅの塵埃凝集路４０に対して約１０％低下するため、実施形態１−Ｇによると、実施形態１−Ｅの塵埃凝集路４０よりもさらに高いパフォーマンスの塵埃凝集路６０を得ることができる。
【０１８１】
（実施形態１−Ｈ）
この発明の実施形態１−Ｈの塵埃凝集路は、流路の上流側の一部分に実施形態１−Ａ〜実施形態１−Ｇのいずれかの突起を有し、かつ流路の下流側の一部分または突起が、流路を流通する気体に含まれる塵埃を正に接触帯電する第１帯電部と、流路を流通する気体に含まれる塵埃を負に帯電する第２帯電部とを有し、第１帯電部と第２帯電部とが対向するように配置されている。
【０１８２】
このようにすることにより、実施形態１−Ｈの塵埃凝集路に流入する気体は、以下の段階を経ながら塵埃凝集路を通過する。すなわち、塵埃が気流によって流路内に導かれる段階と、塵埃が直進する気流によって流路内部を搬送される段階と、塵埃が流路の壁面に沿って流通する段階と、塵埃が流路の壁面から突出した突起に衝突する段階と、塵埃が突起の下流に生ずる渦流に巻き込まれて流通する段階と、塵埃が渦流により複数回にわたって流路の壁面に衝突する段階と、複数の塵埃が渦流により互いに衝突する段階と、衝突した複数の塵埃が塵埃塊（クラスタ）を形成する段階と、塵埃塊が気流によって流路内部を搬送される段階とを順次経る。
【０１８３】
このとき、第１帯電部および第２帯電部を流通する気流は、以下に示すように制御される。すなわち、塵埃が気流によって流路内部を搬送されるときに、塵埃を壁面および突起に衝突させて帯電させたのち、塵埃同士を衝突させる気流制御を行うとともに、衝突した複数の塵埃が塵埃塊（クラスタ）を形成させる期間が設けられている。
【０１８４】
このようにすることにより、第１帯電部に衝突して正に帯電された塵埃と、第１帯電部に衝突していない塵埃との衝突が促進される。それらの塵埃が衝突すると、前者の塵埃の電荷により後者の塵埃の表面に誘電分極が生じ、静電気力により前者の塵埃と後者の塵埃との間に強い結合力が生ずる。この結合力により、複数の塵埃が凝集した第１の塵埃塊が生ずる。第１の塵埃塊は、全体として正に帯電している。また、第１の塵埃塊と同様のメカニズムにより、第２帯電部により全体として負に帯電している第２の塵埃塊が生ずる。
【０１８５】
そして、さらに、第１帯電部により生成した正に帯電されている第１の塵埃塊と、第２帯電部により生成した負に帯電されている第２の塵埃塊とを衝突させるように気流制御を行うとともに、衝突した第１の塵埃塊と第２の塵埃塊が静電気力により結合してさらに大きな塵埃塊（大クラスタ）を形成させる期間が設けられている。
【０１８６】
このように気流制御を行うことにより、全体として正に帯電している第１の塵埃塊と、全体として負に帯電している第２の塵埃塊との衝突が促進される。
【０１８７】
第１の塵埃塊と第２の塵埃塊とが衝突すると、前者の塵埃塊のもつ正の電荷と、後者の塵埃塊のもつ負の電荷とから生ずる強い静電気力により前者の塵埃塊と後者の塵埃塊との間にさらに強い結合力が生ずる。この結合力により複数の塵埃塊がさらに凝集した大塵埃塊が生ずる。
【０１８８】
このような気流制御を行うことにより、微細な塵埃が衝突により凝集を繰り返し、大きな塵埃塊（大クラスタ）となる。
【０１８９】
このように、塵埃凝集路においては、壁および／または渦発生手段は、流路を流通する気体に含まれる塵埃を正に接触帯電する第１帯電部と、流路を流通する気体に含まれる塵埃を負に帯電する第２帯電部とを有し、第１帯電部と第２帯電部とが対向するように配置されていることにより、塵埃を正に接触帯電する第１帯電部と、塵埃を負に接触帯電する第２帯電部により、塵埃が気流によって流路を搬送されるとき、塵埃が第１帯電部もしくは第２帯電部と接触して異なる極性に帯電され、正もしくは負に帯電された塵埃に塵埃塊（クラスタ）を形成させることができる。これにより正もしくは負に帯電した塵埃を静電気作用で相互に吸着させることにより、塵埃塊（クラスタ）を形成させることができる。
【０１９０】
なお、突起は流路の壁の内面に複数設けられ、その配列は、塵埃凝集路を上流側から投影したときに、複数の突起は互いに一部分だけ重なり合うように配置されていると、塵埃が壁面または突起により衝突しやすくなる。
【０１９１】
このように、渦発生手段と、帯電部とを併せ持つ塵埃凝集路においては、渦発生手段が流路内に突出しているため、粒子が内壁に接触しやすい。さらに、渦発生手段による壁面の面積増大により壁面と粒子の衝突確率を増加できる。渦発生手段により生成された渦により粒子と壁面との衝突確率を増大することができるので、粒子と内壁の接触回数を増加させることができる。このようにすることにより、塵埃中の粒子がより帯電しやすくなるために、さらに凝集しやすくなり、塵埃塊の生成が促進される。
【０１９２】
実施形態１−Ｈのさらに別の形態として、実施形態１−Ａから実施形態１−Ｇの塵埃凝集路を帯電部材を用いて形成する場合には、突起は、流路を流通する気体に含まれる塵埃を正に接触帯電する第１突起部と、流路を流通する気体に含まれる塵埃を負に帯電する第２突起部とを有し、第１突起部と第２突起部とが対向するように配置されていてもよい。
【０１９３】
例えば、実施形態１−Ｇの突起６３ａと突起６３ｄを第１突起部とし、突起６３ｃと突起６３ｄを第２突起部とする。
【０１９４】
このように、塵埃を正に接触帯電する突起６３ａと突起６３ｄと、塵埃を負に接触帯電する突起６３ｃと突起６３ｄにより、塵埃が気流によって流路を搬送されるとき、塵埃が第１突起部もしくは第２突起部と接触して異なる極性に帯電され、正もしくは負に帯電された塵埃に塵埃塊（クラスタ）を形成させることができる。これにより正もしくは負に帯電した塵埃を静電気作用で相互に吸着させることにより、塵埃塊（クラスタ）を形成させることができる。
【０１９５】
また、実施形態１−Ｈの塵埃凝集路においては、突起は、壁と同一の材質で形成されていることが好ましい。
【０１９６】
このようにすることにより、流路内を流通する気体に含まれる塵埃中の粒子は、壁と突起のどちらに衝突しても帯電するので、凝集の効果を高めることができる。
【０１９７】
（実施形態１−Ｉ）
この発明の実施形態１−Ｉの塵埃凝集路は、流路の上流側の一部分に実施形態１−Ａ〜実施形態１−Ｇのいずれかの突起を有し、かつ流路の下流側の一部分または突起が、流路を流通する気体に含まれる塵埃を正または負に接触帯電することが可能な材質で形成されている。
【０１９８】
上記構成の塵埃凝集路において、塵埃が気流によって流路内に導かれる段階と、塵埃が直進する気流によって流路内部を搬送される段階と、塵埃が流路の壁面に沿って流通する段階と、塵埃が流路の壁面から突出した突起に衝突する段階と、塵埃が突起の下流に生ずる渦流に巻き込まれて流通する段階と、塵埃が渦流により複数回にわたって流路の壁面に衝突する段階と、複数の塵埃が渦流により互いに衝突する段階と、衝突した複数の塵埃が塵埃塊（クラスタ）を形成する段階と、塵埃塊が気流によって流路内部を搬送される段階と、を順次経る。
【０１９９】
このとき、塵埃凝集路を流通する気流は、以下に示すように制御される。即ち、塵埃が気流によって流路内部を搬送されるときに、塵埃を壁面および突起に衝突させて帯電させたのち、塵埃同士を衝突させる気流制御を行うとともに、衝突した複数の塵埃が塵埃塊（クラスタ）を形成させる期間を設ける。
【０２００】
このようにすることにより、塵埃凝集路に衝突して正または負に帯電された塵埃と、塵埃凝集路に衝突していない塵埃との衝突が促進される。それらの塵埃が衝突すると、前者の塵埃の電荷により後者の塵埃の表面に誘電分極が生じ、静電気力により前者の塵埃と後者の塵埃との間に強い結合力が生ずる。この結合力により、複数の塵埃が凝集した塵埃塊（クラスタ）が生ずる。
【０２０１】
このような気流制御を行うことにより、微細な塵埃が衝突により凝集し、塵埃塊（クラスタ）となる。
【０２０２】
実施形態１−Ｉのさらに別の形態としては、実施形態１−Ａから実施形態１−Ｇの塵埃凝集路を帯電部材で形成する場合に、突起は、流路を流通する気体に含まれる塵埃を正または負に接触帯電することが可能な材質で形成されていてもよい。
【０２０３】
例えば、実施形態１−Ｅの突起４３を、流路４１を流通する気体に含まれる塵埃を正または負に接触帯電することが可能な材質で形成する。
【０２０４】
このようにすることにより、塵埃凝集路４０の突起４３に衝突して正または負に帯電された塵埃と、塵埃凝集路４０の突起４３に衝突していない塵埃との衝突が促進される。これらの塵埃が衝突すると、塵埃凝集路４０の突起に衝突して正または負に帯電された塵埃の電荷により、塵埃凝集路４０の突起４３に衝突していない塵埃の表面に誘電分極が生じ、静電気力により前者の塵埃と後者の塵埃との間に強い結合力が生ずる。この結合力により、複数の塵埃が凝集した塵埃塊（クラスタ）が生ずる。
【０２０５】
このような気流制御を行うことにより、微細な塵埃が衝突により凝集しやすくなり、塵埃塊（クラスタ）が形成されやすくなる。
【０２０６】
また、実施形態１−Ｉの塵埃凝集路においては、突起は、壁と同一の材質で形成されていることが好ましい。
【０２０７】
このようにすることにより、流路内を流通する気体に含まれる塵埃中の粒子は、壁と突起のどちらに衝突しても帯電するので、凝集の効果を高めることができる。
【０２０８】
以上のように、本発明は、微粒子を凝集する機構に関するものである。本機構を利用して微粒子の捕集効率を向上させる事が可能となるため、本発明の塵埃凝集路を掃除機、空気清浄機、空気調和機等へ適用することができる。
【０２０９】
（実施形態１−Ｊ）
突起の高さによる異物の引っかかりやすさの違いを調べる実験を行った。円管の直径Ｄ＝４０ｍｍ、流れの代表流速＝２０ｍ／秒、常温常圧とする。表中の○印は３回とも異物の引っかかりはなかったことを示し、×印は３回とも三角錐に引っかかったことを示す。△印は３回測定の内１回は異物が乱れ発生部に引っかかったことを示す。ここで表１に、三角錐の底面の形状は同一で、突起として三角錐の高さｈをｈ＝Ｄ／αとして、αの値を２、４、８、１６と変えて、流路として円管内に表１に示す合計１０種類について異物が流入した場合に乱れ発生部に異物が引っかかるかどうか各３回吸引測定を行った結果を示す。また、参考として実施形態１−Ｇに示す塵埃凝集路の測定結果を同様に示す。
【０２１０】
【表１】
2008132277.tif 000003
【０２１１】
表１に示す結果より、三角錐高さｈ＝５ｍｍ（（１／８）Ｄ）とした場合で、ほとんどの異物が引っかかることなく通過することが分かった。  また、三角錐の底面部から各辺をそのまま高さ方向を流れに垂直な方向に配置した三角柱のような形状とした場合、本実施形態のように流れに対して斜辺ではないために異物が引っかかりやすい。表２に、三角錐を形成する各辺にアール部を形成した場合の同様の測定結果を示す。
【０２１２】
【表２】
2008132277.tif 000004
【０２１３】
表４に示すように、三角錐高さｈ＝１０ｍｍ(（１／４）Ｄ)の場合でも、三角錐を形成する各辺にアール部を形成することで異物が引っかかりにくくなった。
【０２１４】
（第２実施形態）
図２３は、第２実施形態の塵埃凝集路の要部を透視した斜視図であり、図２４は第２実施形態の塵埃凝集路の要部を示す正面図、図２５は、第２実施形態の塵埃凝集路の側断面を示す図である。
【０２１５】
図２３から図２５に示すように、第２実施形態の塵埃凝集路１００においては、複数の突起１０３が流路１０１の壁１０２の内面上に設けられている。それぞれの突起１０３は、三角錐状突起により形成されており、その配列または配置が異なる。すなわち、上流側から投影すると、複数の突起１０３は互いに重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起１０３は、一定の間隔をあけられて配置されている。また、流れ方向に垂直な方向の面内に、複数の突起１０３が配置されない配列でもよい。
【０２１６】
第２実施形態の塵埃凝集路１００によると、突起１０３により、双子渦が生ずる。また、上流側から投影すると、複数の突起１０３は互いに重なり合わない配列になっているため、流路１０１の壁１０２に沿って流通する流れの多くは突起１０３に一度だけ出会い、突起１０３と突起１０３の間を流通する流れは、突起１０３に一度も出会わない。
【０２１７】
第２実施形態の塵埃凝集路１００は、成型方法が極めて容易となる利点がある。すなわち、上流側から投影すると、複数の突起１０３は互いに重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起１０３は、一定の間隔をあけられて配置されているため、例えば、塵埃凝集路１００を樹脂成型する場合、塵埃凝集路１００の上流側を金型の可動側に設定し、塵埃凝集路１００の下流側を金型の固定側に設定し、金型を構成すれば、複雑な金型構成を必要とせず、塵埃凝集路１００を一体で成型することができる。
【０２１８】
また、塵埃凝集路１００内を流通する流体に、例えば流路１０１の断面と同程度の面積を持つ板状の異物（例えば牛乳キャップといったもの）その他が混入していた場合、例えば、流れ方向に垂直な方向の面内に、複数の乱れ発生部が配置しているため、流路の断面と同程度の面積を持つ板状の異物の端部が同時に複数の突起に引っ掛かる可能性が高く、そのため塵埃凝集路の内部に異物がつまってしまうといった不具合が生ずる可能性があるが、第２実施形態においては、突起１０３は流れ方向に垂直な方向の面内に、複数の突起１０３が配置されない配列に設定されるため、流路１０１の断面と同程度の面積を持つ板状の異物その他は引っ掛かりにくい。
【０２１９】
従って、第２実施形態の塵埃凝集路１００を用いれば、極めて成形性が良いとともに、例えば、流れに流路の断面と同程度の面積を持つ板状の異物その他が混入する可能性のある場合には、異物が乱れ発生部に引っ掛かってつまるといった不具合を未然に防止することができる。このようにして、極めて高い成形性と極めて高い信頼性の両方を同時に有する塵埃凝集路を得ることができる。
【０２２０】
図２６から図３０は、第２実施形態にかかる突起の他の配列を模式的に示す図である。（Ａ）流路方向に垂直な方向に見た図と、（Ｂ）その流れの上流側から投影した模式図である。
【０２２１】
図２６に示すように、流れ方向に垂直な方向の面の周上に、複数の突起１０３が配置されるが、それぞれの突起は互いに近い箇所、円筒状の流路の場合には、望ましくは９０°程度の範囲に、流れ方向に垂直な方向の面内に配置された複数の突起１０３が集まっていれば、極めて高い成形性と極めて高い信頼性の両方を同時に得られる。
【０２２２】
図２７に示すように、隣り合う突起１０３が互いに重ならないように多少ずらして配置し、突起によって生じる異物のつまりを防止したものや、さらに同様の効果を得るものとして、図２８のように、突起をいくつかグループに分けて、そのグループを互いに流路方向にずらして配置したものや、図２９と図３０のように鋸歯状配列が例示できる。これらはいずれも極めて高い成形性が得られる。
【０２２３】
図３１は、第２実施形態の塵埃凝集路における隣接した突起の配置を示す図である。
【０２２４】
図３１に示すように、流れ方向と平行な方向から見た投影面内に突起１０３が重ならないように配置したとき、隣り合う突起１０３の距離を距離Ｗとすると、次の式によりＷを表すことができる。
【０２２５】
Ｗ＝２α＋γｔａｎβ  （ただしα、β、γは任意の正の整数）
突起１０３においてα、βをそれぞれ３ｍｍ以上、γ（ｍｍ）を任意の数とする。
【０２２６】
気流に平行な方向Ｓに分離した金型を用いて塵埃凝集路１００を作製すると、流路１０１と突起１０３を一度に成型することができる。このようにすることにより、成型コストを大幅に削減することができる。突起１０３間の距離については、最低限Ｗ（ｍｍ）確保することによって、気流に垂直となる投影面内に突起が互いに重なり合わないように配置し、また、突起と突起の間に入る金型の強度を確保することができる。
【０２２７】
塵埃を、気流により上流側から下流側へ搬送する過程において、壁面に突起を形成し、その突起により気流を乱し、それにより塵埃と塵埃とを衝突させて塵埃塊（クラスタ）の形成を促進させる。
【０２２８】
そういった機能を持つ攪拌凝集経路を備えた塵埃凝集路を設けることにより、塵埃塊にクラスタ化して成長した塵埃は、クラスタ化していない塵埃に比べ、例えば流路のさらに下流に設けられる遠心分離機やフィルタにより、より効率よく分離または集塵される。
【０２２９】
突起は、単に気流を乱すものよりも、下流側に強い渦を発生させるものである方が、塵埃と塵埃とを衝突させて塵埃塊（クラスタ）の形成をより促進させることができる。
【０２３０】
管路の壁面に突起を備え、下流側に強い渦を発生させる攪拌凝集経路を備える場合、攪拌凝集経路の入口の中心と、出口の中心と、を結ぶ管状経路の軸芯に平行な方向に複数の突起を、安易に近接して形成すると、上流側に配された突起により生じた渦が、流れの下流側に配された突起により、渦強度を減衰させられてしまう場合がある。このような場合、渦によって生まれる塵埃同士の衝突による凝集効果が損なわれる。
【０２３１】
また、１つの突起に対し、軸芯に垂直な方向に、他の突起を配置する場合も、安易に近接して形成すると、突起により生じた渦が、軸芯に垂直な方向の隣に配された突起により、渦強度を減衰させられてしまう場合がある。このような場合においても、渦によって生まれる塵埃同士の衝突による凝集効果が損なわれる。
【０２３２】
また、突起のある管路を成型する場合、軸芯に平行な方向に２分割して成型すると、容易に成型できるが、このようにすると、壁面に分割部品の合わせ面の位置に軸芯に平行な方向の筋が２本生ずる。この筋は、安易に成型すると、段差になり、その場合には、突起により生じた渦が、渦強度を減衰させられてしまう場合がある。このような場合においても、やはり、渦によって生まれる塵埃同士の衝突による凝集効果が損なわれる。
【０２３３】
攪拌凝集経路の突起により生成される渦が、突起に近接して配置された他の突起や、壁面に生ずる段差により、渦の強度を減衰させないようにし、渦によって生まれる塵埃同士の衝突による凝集効果が損なわれるのを未然に防止するためには、次のような構成が望ましい。
【０２３４】
（実施形態２−１）
上述した攪拌凝集経路１００は、成型時に分割されて成型されず、一体成型にて管状に形成されるべきである。
【０２３５】
この構成によると、分割部品の合わせ面が壁面に生じるといったことがなく、そのため攪拌凝集経路の壁面に筋や段差が生じず、突起により生じた渦が、渦強度を減衰させられてしまうようなこともなく、塵埃同士の衝突による凝集効果が損なわれるといった不具合を未然に防止できる。
【０２３６】
（実施形態２−２）
実施形態２−２においては、攪拌凝集経路に設けられた突起は、入口の中心と、出口の中心と、を結ぶ管状経路の軸芯に平行な方向に１つだけ設けられるべきである。
【０２３７】
この構成によると、１つの突起に対し、軸芯に平行な方向に複数の突起を設けないので、上流側に配された突起により生じた渦が、流れの下流側に配された突起により、渦強度を減衰させられることもなく、故に、渦によって生まれる塵埃同士の衝突による凝集効果が損なわれることもない。
【０２３８】
図４９は、実施形態２−２として、軸芯に垂直な方向の間隔を説明する図である。
【０２３９】
図４９に示すように、塵埃凝集経路に設けられた突起１０３は、軸芯に垂直な方向には複数配列されるが、軸芯に垂直な方向に配列された複数の突起１０３の、軸芯に垂直な方向の間隔ｓは、塵埃凝集経路の幅（円管ならば直径、長辺と短辺をもつ矩形管ならば短辺）をＤとして、ｓ≧０．０５Ｄに構成されるべきである。
【０２４０】
この構成によると、１つの突起に対し、軸芯に垂直な方向に複数の突起がもうせられた場合においても、０．０５Ｄ以上の間隔が設けられているため、突起により生じた渦が、軸芯に垂直な方向の隣に配された突起により、渦強度を減衰させられることもなく、故に、渦によって生まれる塵埃同士の衝突による凝集効果が損なわれることもない。
【０２４１】
（実施形態２−３）
実施形態２−３として、塵埃凝集経路が成型される成型用金型は、塵埃凝集経路の入口側と出口側とに分割されて移動するように形成されるべきである。
【０２４２】
この構成によると、塵埃凝集経路を、分割せずに一体成型にて管状に形成できるので、塵埃凝集経路の壁面に、筋や段差も生じず、突起により生じた渦が、渦強度を減衰させられてしまうようなこともなく、塵埃同士の衝突による凝集効果が損なわれるといった不具合を未然に防止することが可能な塵埃凝集経路を、容易に成型することができる成型金型が得られる。
【０２４３】
なお、１つの突起に対し、軸芯に平行な方向に複数の突起を近接しても、上流側に配された突起により生じた渦が、流れの下流側に配された突起により、渦強度を減衰させられないか、または、更に増強するような配置が有り得る。
【０２４４】
また、１つの突起に対し、軸芯に垂直な方向に複数の突起を近接しても、突起により生じた渦が、軸芯に垂直な方向の隣に配された突起により、渦強度を減衰させられないか、または、更に増強するような配置が有り得る。
【０２４５】
このような場合においては、渦によって生まれる塵埃同士の衝突による凝集効果が損なわれることはない。
【０２４６】
しかし、このようにするには、攪拌凝集経路の突起の配列を緻密に計算する必要があるため、設計に時間とコストがかかってしまうというデメリットが新たに生ずる。
【０２４７】
さらに、また、突起のある管路を成型する場合、軸芯に平行な方向に２分割して成型するとともに、分割部品の成型精度を厳しく管理した場合には、合わせ面の位置に軸芯に平行な方向の筋や段差は生じない。
【０２４８】
このような場合においても、渦によって生まれる塵埃同士の衝突による凝集効果が損なれることはない。
【０２４９】
しかし、このようにするには、攪拌凝集経路の成型精度を厳しく管理する必要があるため、設計は成型管理に時間とコストがかかってしまうというデメリットが新たに生ずる。
【０２５０】
なお、塵埃凝集路の第２実施形態を要約すると、以下のとおりである。
【０２５１】
（１）塵埃凝集路は、気流により塵埃を上流側から下流側へ搬送する過程において、塵埃と塵埃とを衝突させて塵埃塊（クラスタ）の形成を促進させる攪拌凝集経路を備えた塵埃凝集路において、攪拌凝集経路は、入口と出口を連通する管状経路を成し、壁面と、壁面に形成された突起にて構成され、成型時に分割されて成型されず、一体成型にて管状に形成されることを特徴とする。
【０２５２】
（２）塵埃凝集路においては、攪拌凝集経路に設けられた突起は、入口の中心と、出口の中心と、を結ぶ管状経路の軸芯に平行な方向に１つだけ設けられるとともに、軸芯に垂直な方向には複数配列され、軸芯に垂直な方向に配列された複数の突起の、軸芯に垂直な方向の間隔ｓは、攪拌凝集経路の幅（円管ならば直径、長辺と短辺をもつ矩形管ならば短辺）をＤとして、ｓ≧０．０５Ｄであることを特徴とする。
【０２５３】
（３）成型用金型は、攪拌凝集経路が成型される成型用金型であって、攪拌凝集経路の入口側と出口側とに分割されて移動することを特徴とする。
【０２５４】
（第３実施形態）
塵埃を、気流により上流側から下流側へ搬送する過程において、壁面に突起を形成し、その突起により気流を乱し、それにより塵埃と塵埃とを衝突させて塵埃塊（クラスタ）の形成を促進させる。
【０２５５】
そういった機能を持つ攪拌凝集経路を備えた塵埃凝集路を設けることにより、塵埃塊にクラスタ化して成長した塵埃は、クラスタ化していない塵埃に比べ、例えば流路のさらに下流に設けられる遠心分離機やフィルタにより、より効率よく分離または集塵される。
【０２５６】
突起は、単に気流を乱すものよりも、下流側に強い渦を発生させるものである方が、塵埃と塵埃とを衝突させて塵埃塊（クラスタ）の形成をより促進させることができる。
【０２５７】
下流側に強い渦を発生させることが可能な突起の形状の１例としては、攪拌凝集経路の軸芯に垂直な面での断面形状において、三角形状をなすものが挙げられ、中でも、その三角形状は、頂角と底辺の両端とを結ぶ両辺が、等しい二等辺三角形にて成る突起よりも、長さが異なる左右非対称の三角形状をもつ突起の方が、より下流側に強い渦を発生させることができる。
【０２５８】
但し、下流側に強い渦を発生させることができる突起は、流れに対して抵抗が大きく、塵埃凝集路の圧力損失を上昇させてしまうデメリットがある。
【０２５９】
つまり、突起断面の三角形状が二等辺三角形にて成る突起の方が、左右非対称の三角形にて成る突起に比べ、流れに対して抵抗が小さく、塵埃凝集路の圧力損失を低下することができる。
【０２６０】
例えば、圧力損失は大きくなるが、より攪拌凝集の効果を高めたいときには、左右非対称の三角形状をもつ突起が望ましく、攪拌凝集の効果を十分に確保しつつ、圧力損失を抑えたい場合には、二等辺三角形の形状をもつ突起が望ましい。
【０２６１】
あるいは、１つの攪拌凝集経路において、ある領域は、より攪拌凝集の効果を高めたい要望があり、他の領域は、攪拌凝集の効果を十分に確保しつつ、圧力損失を抑えたい要望があるといった様に、１つの攪拌凝集経路において、領域によって要望が異なる場合もある。
【０２６２】
例えば、前者の領域には、左右非対称の三角形状をもつ突起を配置し、後者の領域には、二等辺三角形の形状をもつ突起を配置すると、両方の要望にこたえることが可能である。
【０２６３】
１つの攪拌凝集経路において、領域によって要望が異なる事例としては、例えば次の３つの場合が挙げられる。
【０２６４】
１つ目は、塵埃凝集路に流通させる気流の駆動源である、ファンまたはブロアの能力が、十分でないような場合である。
【０２６５】
その場合、攪拌凝集経路の圧力損失が大きいと、塵埃を吸引して流通させるための気流の風量が大幅に低下し、塵埃の吸引量が低下するため、攪拌凝集の効果は高いとしても、全体としての塵埃の除去効果はむしろ低下する場合がある。
【０２６６】
このような場合、例えば、後述する実施形態３−３または実施形態３−５または実施形態３−６に記載の突起の配置を実施することにより、圧力損失をある程度抑えながら、攪拌凝集の効果をある程度高めることができる。
【０２６７】
なお、左右非対称の三角形状をもつ突起の個数と、二等辺三角形の形状をもつ突起の個数と、の比率を、ファンまたはブロアの能力を鑑みて、適宜調整することにより、より全体最適を高めることができる。
【０２６８】
なお、塵埃凝集路に流通させる気流の駆動源である、ファンまたはブロアの能力が十分高い場合であって、より高い攪拌凝集の効果を望む場合には、後述する実施形態３−２に記載のように突起の配置を実施することにより、攪拌凝集の効果を最大限に高めることができる。
【０２６９】
２つ目は、塵埃凝集路が、曲がり流路になっているような場合である。
【０２７０】
その場合、遠心力のため、攪拌凝集経路を流通する流通する気流および塵埃は、曲がり流路の曲率中心に対して外側の壁面に押し付けられるとともに、曲がり流路の曲率中心に対して内側の壁面から剥離する場合がある。
【０２７１】
このような場合、攪拌凝集経路を流通する流通する気流および塵埃は、曲がり流路の曲率中心に対して外側の壁面の近傍を流通する気流は、壁面との摩擦が強くなって壁面の摩擦損失による圧力損失が大きくなり、曲がり流路の曲率中心に対して内側の壁面の近傍を流通する気流は、気流の運動エネルギーが弱くなり、管壁から剥離し、その部分で縮流がおきて圧力損失が大幅に高まる場合がある。
【０２７２】
故に、曲がり流路の曲率中心に対して外側の壁面には、なるべく圧力損失を抑えたいという要望が生じ、曲がり流路の曲率中心に対して内側の壁面には、気流が剥離するのを防止するために、より強い渦を発生させたいという要望が生ずる。
【０２７３】
攪拌凝集経路の圧力損失が大きいと、塵埃を吸引して流通させるための気流の風量が大幅に低下し、塵埃の吸引量が低下するため、攪拌凝集の効果は高いとしても、全体としての塵埃の除去効果はむしろ低下する場合がある。
【０２７４】
このような場合、例えば、曲がり流路の曲率中心に対して外側の壁面には、二等辺三角形の形状をもつ突起を配置し、曲がり流路の曲率中心に対して内側の壁面には、左右非対称の三角形状をもつ突起を配置する。
【０２７５】
これにより、曲がり流路の曲率中心に対して外側の壁面は、圧力損失をある程度抑制しつつ十分な攪拌凝集の効果を得ることができるとともに、曲がり流路の曲率中心に対して内側の壁面には、より強い渦を生じさせることにより、より高い攪拌凝集の効果を得るとともに、強い渦を生じさせることにより、気流の運動エネルギーが高まり、壁面からの気流の剥離が抑制され、その部分で縮流がおきて圧力損失が大幅に高まるのを未然に防止することができる。
【０２７６】
３つ目は、塵埃凝集路が、接触摩擦により正に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片と、接触摩擦により負に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片とを隣接して設けて成るような場合である。
【０２７７】
その場合、全ての領域である程度以上の攪拌凝集の効果を得つつ、正に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片と負に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片とに近接する領域においては、より高い攪拌凝集の効果を得たいという要望が生ずる。
【０２７８】
その理由を以下に述べる。
【０２７９】
まず、全ての領域である程度以上の攪拌凝集の効果を得たいという要望は、次の目的から生ずる。
【０２８０】
即ち、気流により運ばれた塵埃を、接触摩擦により正に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片、または、接触摩擦により負に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片に衝突させて、塵埃を帯電させ、そのクーロン力により塵埃同士を凝集させる目的がある。
【０２８１】
故に、攪拌凝集経路にある程度の強度を持つ渦を発生させて、その渦に塵埃をのせることで、塵埃の攪拌凝集経路片への衝突回数をより多くし、それにより、塵埃の帯電の強度を高める。
【０２８２】
但し、例えば、接触摩擦により正に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片に接触し続けた塵埃は、負に帯電するものの、その強度には限界があり、ある程度以上攪拌凝集経路片に衝突させても、それ以上帯電の強度は増すことなく、むしろ渦強度の上昇による圧力損失が大きくなり、悪影響がある可能性があるので、発生させるべき渦の強度には最適点がある。故に、圧力損失の増大を招いてまで最大の渦強度を得るといったことを必要としない場合が多い。
【０２８３】
次に、正に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片と負に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片とに近接する領域では、より高い攪拌凝集の効果を得たいという要望は、次の目的から生ずる。
【０２８４】
即ち、上述したように、渦を発生させることにより、正に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片に近接する領域を流通する塵埃は、負に帯電し、また、負に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片に近接する領域を流通する塵埃は、正に帯電する。
【０２８５】
つまり、正に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片と負に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片との両方に近接する領域では、正に帯電した塵埃と負に帯電した塵埃が近接している。
【０２８６】
これらを互いに衝突させてクーロン力により凝集させるため、塵埃を十分に帯電させて、さらに、他の塵埃と衝突させるだけのエネルギーを、渦にもたせる必要がある。
【０２８７】
故に、正に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片と負に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片とに近接する領域では、片方のみに近接する領域に対し、より強い渦を必要とする。
【０２８８】
このような場合、例えば、後述する実施形態３−５かつ実施形態３−７、または、実施形態３−６かつ実施形態３−７に記載の突起の配置を実施することにより、所望の効果を得ることができる。
【０２８９】
但し、後述する実施形態３−３から実施形態３−５に記載の突起を円管状の攪拌凝集経路片の壁面に安易に設けると、金型成型上、アンダーカットが生じ、成型できない場合が生ずる。
【０２９０】
このような場合には、後述する実施形態３−６に記載の突起の配置を実施すれば、金型成型上のアンダーカットは生じない。故に、十分な攪拌凝集の効果を得ながら、圧力損失もある程度抑えられるとともに、成形性も十分に確保される。従って、高い性能の塵埃凝集路を、金型に複雑な細工を施すことなく、安価に成型することができる。
【０２９１】
（実施形態３−１）
図５０から図５２は、実施形態３−１として、塵埃凝集路の要部の正面断面を示す図である。
【０２９２】
図５０から図５２に示すように、攪拌凝集経路３１０は、気流により塵埃を上流側から下流側へ搬送する過程において、塵埃と塵埃とを衝突させて塵埃塊（クラスタ）の形成を促進させる塵埃凝集路に用いられ、入口と出口を連通する管状経路を成し、円管状の壁３１２面と、壁３１２面に形成された複数の突起３１３にて構成され、入口の中心と、出口の中心と、を結ぶ管状経路の軸芯を通過する面にて複数に分割されて成型される攪拌凝集経路において、攪拌凝集経路の軸芯に垂直な面での断面形状において、突起３１３は頂角をＴ、底角をそれぞれＰ、Ｑ、底辺をＰＱとする三角形状を成すとともに攪拌凝集経路３１０の壁３１２面に底辺ＰＱの一部を埋没させて設けられ、また、軸芯をＯ、複数に分割して形成された攪拌凝集経路３１０の１片の両端をそれぞれＡ、Ｂ、それらを結ぶ直線を直線ＡＢとし、軸芯Ｏを通過し直線ＡＢに垂直に交わる垂線と攪拌凝集経路３１０の壁面との交点をＨとすると、ＴＰ//ＯＨかつ弧ＨＰ＜弧ＨＱとなる三角形状断面を持つ突起ＴＰＱが、少なくとも攪拌凝集経路３１０の壁３１２面の一部に設けられていることを特徴としている。
【０２９３】
この構成によると、三角突起３１３（三角形ＴＰＱ）に沿う流れのうち、ＴＰに沿う流れと、ＴＱに沿う流れと、の流速、動圧、静圧の差を大きくできるため、突起の周りに強い循環を生じさせることができ、その結果、突起の下流側に強い馬蹄渦を発生させることができる。
【０２９４】
なお、この攪拌凝集経路３１０片を樹脂成型にて形成する場合には、ＴＰが厳密にＯＨと平行にすると、金型成型上の抜き勾配を設定できなくなるため、別途傾斜を付加してもよい。
【０２９５】
（実施形態３−２）
実施形態３−２が実施形態３−１と異なる点としては、攪拌凝集経路３１０においては、突起３１３が攪拌凝集経路３１０の壁３１２面の全ての領域に設けられることを特徴としている。
【０２９６】
この構成によると、突起３１３の１つ１つから強い渦を発生することができるため、管内を流通する塵埃同士の衝突確率を大幅に高めることができる。
【０２９７】
また、管壁３１２が帯電しやすい材質にて構成されている場合には、塵埃が強い渦により旋回し、何度も壁面に衝突させることができるため、塵埃をより強く帯電させることができる。
【０２９８】
故に、攪拌凝集経路３１０をこの構成にすれば、攪拌凝集の効果を最大限に高めることができるため、極めて攪拌凝集効果の高い攪拌凝集経路３１０を得ることができる。
【０２９９】
（実施形態３−３）
図５３と図５４は、実施形態３−３として、塵埃凝集路の要部の正面断面を示す図である。
【０３００】
図５３と図５４に示すように、攪拌凝集経路３３０が実施形態３−１の攪拌凝集経路３１０と異なる点としては、攪拌凝集経路３３０の軸芯に垂直な面での断面形状において、頂角をＳ、底角をそれぞれＭ、Ｎ、底辺をＭＮとする二等辺三角形状を成すとともに攪拌凝集経路３３０の壁面３３２に底辺ＭＮの一部を埋没させて設けられた、第２形状の突起３３３群がさらに設けられていることを特徴としている。
【０３０１】
この構成によると、二等辺三角形状の突起３３３（三角形ＳＭＮ）に沿う流れのうち、ＳＭ＝ＳＮのため、ＳＭに沿う流れと、ＳＮに沿う流れと、の流速、動圧、静圧の差は小さい。故に、突起の周りに強い循環が生じず、その結果、突起の下流側に生ずる渦は、比較的弱い。但し、その分、圧力損失は大幅に低減される。
【０３０２】
例えば、塵埃凝集路３３０に流通させる気流の駆動源である、ファンまたはブロアの能力が、十分でないような場合、攪拌凝集経路３３０の圧力損失が大きいと、塵埃を吸引して流通させるための気流の風量が大幅に低下し、塵埃の吸引量が低下するため、攪拌凝集の効果は高いとしても、全体としての塵埃の除去効果はむしろ低下する場合があるが、このような場合、この構成にすることにより、圧力損失をある程度抑えながら、攪拌凝集の効果をある程度高めることができる。
【０３０３】
なお、左右非対称の三角形状をもつ突起の個数と、二等辺三角形の形状をもつ突起の個数と、の比率を、ファンまたはブロアの能力を鑑みて、適宜調整することにより、より全体最適を高めることができる。
【０３０４】
（実施形態３−４）
図５５は、実施形態３−４として、塵埃凝集路の要部の断面を示す図である。
【０３０５】
図５５に示すように、攪拌凝集経路３４０は、曲がり流路にて形成される塵埃凝集路に用いられ、曲がり流路の曲率中心に対して外側の壁３４２ａ面には、三角形ＴＰＱにて成る第１形状の突起３１３群が設けられ、曲がり流路の曲率中心に対して内側の壁３４２ｂ面には、三角形ＳＭＮにて成る第２形状の突起３３３群が設けられたことを特徴としている。
【０３０６】
図５６は、曲がり流路の壁面に突起を設けない塵埃凝集路の要部の断面を示す図である。
【０３０７】
図５６に示すように、塵埃凝集路が曲がり流路になっているような場合、遠心力のため、攪拌凝集経路３４０ａを流通する流通する気流および塵埃は、曲がり流路の曲率中心に対して外側の壁３４２ａ面に押し付けられるとともに、曲がり流路の曲率中心に対して内側の壁３４２ｂ面から剥離する場合がある。
【０３０８】
このような場合、攪拌凝集経路を流通する流通する気流および塵埃は、曲がり流路の曲率中心に対して外側の壁３４２ａ面の近傍を流通する気流は、壁３４２ａ面との摩擦が強くなって壁面の摩擦損失による圧力損失が大きくなり、曲がり流路の曲率中心に対して内側の壁３４２ｂ面の近傍を流通する気流は、気流の運動エネルギーが弱くなり、管壁から剥離し、その部分で縮流３４４がおきて圧力損失が大幅に高まる場合がある。
【０３０９】
しかしながら、図５６に示す実施形態３−４の構成によると、曲がり流路の曲率中心に対して外側の壁３４２ａ面には、二等辺三角形の形状をもつ突起を配置し、曲がり流路の曲率中心に対して内側の壁３４２ｂ面には、左右非対称の三角形状をもつ突起を配置するので、これにより、曲がり流路の曲率中心に対して外側の壁面は、圧力損失をある程度抑制しつつ十分な攪拌凝集の効果を得ることができるとともに、曲がり流路の曲率中心に対して内側の壁面には、より強い渦を生じさせることにより、より高い攪拌凝集の効果を得るとともに、強い渦を生じさせることにより、気流の運動エネルギーが高まり、壁面からの気流の剥離が抑制され、その部分で縮流がおきて圧力損失が大幅に高まるのを未然に防止することができる。
【０３１０】
（実施形態３−５）
図５７は、実施形態３−５として、塵埃凝集路の要部の正面断面を示す図である。
【０３１１】
図５７に示すように、攪拌凝集経路３５０は、攪拌凝集経路３５０の軸芯に垂直な面での断面形状において、攪拌凝集経路３５０の１片の壁面である、弧ＡＨＢの、弧ＡＨの間にＸ、弧ＢＨの間にＹ、を設け、攪拌凝集経路３５０の１片の壁３５２面を、弧ＡＸＨＹＢとし、攪拌凝集経路３５０の１片の両端部である、弧ＡＸおよび弧ＢＹには、三角形ＴＰＱにて成る第１形状の突起３１３群が設けられ、弧ＡＸＨＹＢの中央部である、弧ＸＨＹには、三角形ＳＭＮにて成る第２形状の突起３３３群が設けられたことを特徴としている。
【０３１２】
この構成によると、弧ＡＸＨＹＢを壁面とする攪拌凝集経路片において、両端部の壁３５２面近傍、即ち弧ＡＸ近傍および弧ＢＹ近傍には、強い渦が生じ、中央部の壁３５２面近傍、即ち弧ＸＨＹ近傍には、上記よりもやや弱い渦が生ずる。
【０３１３】
これにより、両端部の壁３５２面近傍、即ち弧ＡＸ近傍および弧ＢＹ近傍の領域における、攪拌凝集の効果を最大限に高めることができるとともに、中央部の壁面近傍、即ち弧ＸＨＹ近傍の領域において、ある程度の攪拌凝集の効果を得ながら、圧力損失を抑えることができる。
【０３１４】
（実施形態３−６）
図５８は、実施形態３−６として、塵埃凝集路の要部の正面断面を示す図である。
【０３１５】
図５８に示すように、攪拌凝集経路３６０は、攪拌凝集経路３６０の軸芯に垂直な面での断面形状において、攪拌凝集経路３６０の１片の両端Ａ、Ｂと、軸芯Ｏをと結ぶ２線ＡＯ、ＢＯの成す角である∠ＡＯＢの大きさをθとし、第２形状の突起３３３の頂角∠ＭＳＮの大きさを２αとしたとき、第２形状の突起３３３はθ＞２αに設定するとともに、弧ＡＸおよび弧ＢＹの、軸芯Ｏに対する中心角∠ＡＯＸ、∠ＢＯＹは∠ＡＯＸ≧０．５θ−α、∠ＢＯＹ≧０．５θ−αに設置することを特徴としている。
【０３１６】
この構成によると、金型成型上のアンダーカットは生じないので、十分な攪拌凝集の効果を得ながら、圧力損失もある程度抑えられるとともに、成形性も十分に確保された突起を管壁に形成できるので、高い性能の塵埃凝集路を、金型に複雑な細工を施すことなく、安価に成型することができる。
【０３１７】
（実施形態３−７）
実施形態３−７として、塵埃凝集路は、上記の攪拌凝集経路の１片を、複数個組合せて成す攪拌凝集経路であって、複数の攪拌凝集経路の１片のうち、少なくとも１つは、接触摩擦により正に帯電しやすい材質にて形成された、第１の攪拌凝集経路片と、複数の攪拌凝集経路の１片のうち、を除くもののうち、少なくとも１つは、接触摩擦により負に帯電しやすい材質にて形成された、第２の攪拌凝集経路片と、が、隣接して設けられることを特徴としている。
【０３１８】
この構成によると、気流により運ばれた塵埃は、突起の後方に発生する渦により、塵埃の攪拌凝集経路片への衝突回数が多くなる。いま、攪拌凝集経路の壁面を、接触摩擦により正に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片、または、接触摩擦により負に帯電しやすい材質で成る攪拌凝集経路片にて構成するため、これらの壁面に塵埃を衝突させることにより、塵埃を帯電させることができ、これにより、塵埃同士を帯電によるクーロン力により凝集させることができる。
【０３１９】
望ましくは、この構成に加えて、攪拌凝集経路の軸芯に垂直な面での断面形状において、攪拌凝集経路の１片の壁面である、弧ＡＨＢの、弧ＡＨの間にＸ、
弧ＢＨの間にＹ、を設け、攪拌凝集経路の１片の壁面を、弧ＡＸＨＹＢとし、攪拌凝集経路の１片の両端部である、弧ＡＸおよび弧ＢＹには、三角形ＴＰＱにて成る第１形状の突起群を設け、弧ＡＸＨＹＢの中央部である、弧ＸＨＹには、三角形ＳＭＮにて成る第２形状の突起群を設けると、より高い効果を得ることができる。
【０３２０】
即ち、この構成によると、攪拌凝集経路の中央部である弧ＸＨＹの近傍の領域において、ある程度以上の攪拌凝集の効果を得つつ、圧力損失を抑えることができるとともに、攪拌凝集経路の１片の両端部である弧ＡＸおよび弧ＢＹの近傍の領域において、高い攪拌凝集の効果を得ることができる。
【０３２１】
これにより、塵埃の帯電にのみ寄与する領域での圧力損失を極力抑え、異なる極性に帯電した塵埃同士の衝突に寄与する領域の攪拌凝集の効果を高めることができるので、圧力損失を抑えながら、極めて高い摩擦帯電凝集効果をもつ塵埃凝集路を得ることができる。
【０３２２】
（実施形態３−８）
実施形態３−８として、成型用金型は、上記の攪拌凝集経路を成型することができる成形用金型である。極めて攪拌凝集効果の高い攪拌凝集経路を成型することができる。
【０３２３】
以上の実施形態３−１から実施形態３−８は、以下の実施形態３−Ａから実施形態３−Ｆに適用することができる。
【０３２４】
（実施形態３−Ａ）
図５は、実施形態３−Ａの塵埃凝集路の要部を透視した斜視図であり、図６は実施形態３−Ａの塵埃凝集路の要部を示す正面図、図７は、実施形態３−Ａの塵埃凝集路の要部の側断面を示す図である。
【０３２５】
図５から図７に示すように、実施形態３−Ａの塵埃凝集路９０においては、複数の突起９３が流路９１の壁９２の内面上に設けられている。それぞれの突起９３は、三角錐突起により形成されており、上流側から投影すると、複数の突起９３は互いに完全には重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起９３は、ある一定分だけ重なり合うように配置されている。また、流れ方向に垂直な方向の面内には、なるべく多くの突起９３が配置されず、かつ、流れ方向に垂直な方向の同一面内に配置された複数の突起９３は、なるべく互いを遠い距離に配置するように設定される。
【０３２６】
実施形態３−Ａの塵埃凝集路９０によると、突起９３により、双子渦が生ずる。また、上流側から投影すると、複数の突起９３は互いに完全には重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起９３は、ある一定分だけ重なり合うように配置されているので、流路９１の壁９２に沿って流通する流れは、必ず突起９３を通過する。
【０３２７】
実施形態３−Ａの突起９３は、次のような利点がある。すなわち、実施形態３−Ａの塵埃凝集路９０においては、流れ方向に垂直な方向の面内に、なるべく多くの突起９３が配置されず、かつ、流れ方向に垂直な方向の同一面内に配置された複数の突起９３は、なるべく互いを遠い距離に配置するように設定されているので、突起９３が配置されている位置における流路面積の減少が小さく、その分、塵埃凝集路９０の圧力損失も小さくなる。
【０３２８】
従って、実施形態３−Ａの塵埃凝集路９０を用いれば、大きな圧力損失の低減効果が得られる。例えば、長さを３倍に設定した塵埃凝集路９０を用いれば、被凝集粒子同士の衝突による凝集性能を損なわず、圧力損失を低減できるので、流路９１の内部を流通する流れを発生させる駆動源（例えば、ファンやブロアなど）の出力や静圧上昇が小さい場合、駆動源が圧力損失に弱い場合などには、塵埃凝集路９０と駆動源を含むシステム全体のパフォーマンスが向上する。
【０３２９】
（実施形態３−Ｂ）
図１１は、実施形態３−Ｂの塵埃凝集路の要部を透視した斜視図であり、図１２は、実施形態３−Ｂの塵埃凝集路の要部を示す正面図である。
【０３３０】
図１１と図１２に示すように、実施形態３−Ｂの塵埃凝集路７０においては、流路７１の壁７２の内面に、複数の突起７３ａと突起７３ｂが設けられている。突起７３ａと突起７３ｂは、底面が三角形の突起である。
【０３３１】
図１３は、実施形態３−Ｂの突起を示す図である。図１３（Ａ）は、突起の底面図、図１３（Ｂ）は、突起の側面図、図１３（Ｃ）は、突起の正面図である。流路の上流側を正面とする。
【０３３２】
図１３に示すように、突起７３ａの底面部△ＥＦＧの各辺の長さがＥＦ：ＦＧ：ＧＥ＝１：２：√３となる直角三角形を成し、直角三角形の各頂角のうち、３０°を成す角Ｇが、流れの上流側に配置され、６０°と９０°の角に挟まれる辺ＥＦは、流れ方向に対して垂直になるように配置されて、突起７３ａの底面部△ＥＦＧが流路７１の壁７２の内面と接合されている。突起７３ａの残りの一つの頂点Ｉは、壁７２から流路７１内に突出するように形成されている。
【０３３３】
突起７３ａは、流路７１の流れ方向に垂直な面における流路幅の代表長さ（正方形流路の場合は一辺の長さ、円形流路の場合は直径）をＤとすると、流れ方向の長さＧＥ＝（３／８）Ｄ、流れ方向と斜辺のなす角が、上流側から下流側に見て時計回りに３０°、突起７３ａの高さｈがｈ＝（１／８）Ｄである形状をなしている。突起７３ａに隣り合う突起７３ｂにおいては、流れ方向と斜辺のなす角は上流側から下流側に見て反時計回りに３０°である。流路７１の壁７２上では、４つの突起７３ａが等間隔に配置され、４つの突起７３ａのそれぞれの間に突起７３ｂが４つ配置されて、突起７３ａと突起７３ｂがいわゆる互い違いの方向を向けて配置されている。
【０３３４】
図１４は、実施形態３−Ｂの突起の周囲の気流の様子を模式的に示す図である。
【０３３５】
図１４に示すように、突起７３ａの斜辺ＧＩに沿う流れの流速Ｖ９は、突起７３ａの流れの衝突のため、せき止められて、流路７１内を流通する流体の流速Ｐに対しやや遅くなる。一方、突起７３ａの流れ方向の辺ＧＥに沿う流れの流速Ｖ１０は、流路７１内を流通する流体の流速Ｐと略同等となる。そのため、突起７３ａの周りの、流路７１内を流通する流体の流速を基準とした相対速度を考えると、流れ方向の辺ＧＥ上においては流路７１の上流側から下流側へ、斜辺ＦＧ上においては流路７１の下流側から上流側へ、突起７３ａの周りを回転する循環が生ずる。この循環により、三角錐状を呈する突起７３ａの頂点から馬蹄渦Ｖ１１が発生し、その馬蹄渦Ｖ１１は突起７３ａの下流側の流路７１の壁７２に沿って下流へ移動する。この馬蹄渦１１は突起７３ａの下流を流通する流れに旋回を与える。突起７３ｂにおいても、突起７３ａと同様に馬蹄渦が形成されるが、馬蹄渦の回転の向きは逆向きである。
【０３３６】
実施形態３−Ｂにおいては、突起７３ａと突起７３ｂの高さｈはｈ＝（１／８）Ｄであるので、馬蹄渦発生直後の馬蹄渦Ｖ１１の直径は、流路７１の内部を流通する流体の流速にもよるが、（１／８）Ｄか、またそれよりもやや大きいサイズになる。被凝集粒子の大きさがミクロンオーダーのものに集中しているような場合、径がＤの流路７１の壁７２からの距離が（１／８）Ｄまでの位置において、特に被凝集粒子の分布密度が高くなる現象が見られるので、実施形態３−Ｂの突起７３ａと突起７３ｂは、特に被凝集粒子の分布密度が高くなる流路７１の壁７２から（１／８）Ｄまでの位置を通過する気体を、馬蹄渦を発生させることによって積極的に攪拌する。
【０３３７】
このように、塵埃凝集路７０においては、突起７３ａと突起７３ｂは、壁７２からの高さが、流路７１の気体が流れる方向に垂直な断面の代表長さの１／８であることにより、異物が突起７３ａと突起７３ｂに引っかかりにくくなる。
【０３３８】
図１５は、実施形態３−Ｂの突起により発生する渦の様子を模式的に示した図である。図１５（Ａ）は、流路を正面から見た図であり、図１５（Ｂ）は、流路を側面から見たときの図である。
【０３３９】
図１５に示すように、流路７１の壁７２の近傍に、隣合う渦同士はそれぞれ逆方向に回転する、８本の馬蹄渦Ｖ１１が生ずる。なお、隣合う渦同士はそれぞれ逆方向に回転しているため、渦と渦の接面における流れは、流れ方向に垂直な面における流線ベクトルを考えると、一方が流路中央部から壁面部へ向かう方向ならば他方も同方向の流れとなり、一方が流路壁面部から中央部へ向かう方向ならば他方も同方向の流れとなるので、スムーズに合流する方向となるため、流れの粘性による摩擦抵抗が減少し、そのため、実施形態３−Ｂの塵埃凝集路７０においては、渦による圧力損失が低減する。
【０３４０】
流路７１を流通する流体に、長さＤ、太さ０．０５Ｄといった棒状の異物その他が混入していた場合、突起の形状が湾曲構造を成していると、棒状の異物の一端が１つの突起に引っ掛かり、棒状の異物の他端が他の突起に引っ掛かった場合、塵埃凝集路の内部に異物がつまってしまうといった不具合が生ずる可能性がある。一方、実施形態３−Ｂの塵埃凝集路７０においては、突起７３ａに凹部は無く、突起７３ａと突起７３ｂにおいては斜辺面が形成されているため、前述のような棒状の異物その他は突起に引っ掛かりにくい。
【０３４１】
このように、塵埃凝集路７０においては、気体の流れる方向に垂直な方向の突起７３ａと突起７３ｂの断面積は、上流側で小さく下流側で大きい。このようにすることにより、異物が突起７３ａと突起７３ｂに引っかかりにくくなる。
【０３４２】
従って、実施形態３−Ｂの塵埃凝集路７０を用いれば、例えば、流れに棒状の異物その他が混入する可能性のある場合には、棒状の異物が乱れ発生部に引っ掛かってつまるといった不具合を未然に防止することができるため、信頼性の高い塵埃凝集路を得ることができる。
【０３４３】
なお、実施形態３−Ｂの塵埃凝集路７０の突起の形状は、図１６〜図１８に示す突起の形状であってもよい。
【０３４４】
図１６は、実施形態３−Ｂの別の形状の突起が配置された塵埃凝集路７０の要部を透視した斜視図であり、図１７は、実施形態３−Ｂの別の形状の突起が配置された塵埃凝集路の要部を示す正面図であり、図１８は、実施形態３−Ｂの別の形状の突起が配置された塵埃凝集路の側断面を示す図である。
【０３４５】
図１６から図１８に示すように、塵埃凝集路１２０の流路１２１内においては、流路１２１の壁１２２の内面上に突起１２３を配置している。
【０３４６】
（実施形態３−Ｃ）
図１９は、実施形態３−Ｃの塵埃凝集路の要部を透視した斜視図であり、図２０は実施形態３−Ｃの塵埃凝集路の要部を示す正面図、図２１は、実施形態３−Ｃの塵埃凝集路の側断面を示す図である。
【０３４７】
図１９から図２１に示すように、実施形態３−Ｃは、実施形態３−Ｂの突起７３ａと突起７３ｂに替えて、複数の突起８３が設けられている。突起８３は、三角錐状の突起である。
【０３４８】
図２２は、実施形態３−Ｃの突起を上から見た形状（Ａ）と横から見た形状（Ｂ）を示す図である。
【０３４９】
図２２に示すように、突起８３の形状は、三角錐の底面部△ＪＫＬの底辺ＫＬ：高さＪＭ＝１：２となる二等辺三角形を成し、底面部二等辺三角形の最小の角Ｊが流れの上流側に配置され、底辺ＫＬが流れ方向に対して垂直になるように配置され、底面部にて流路壁面と接合されている。また、三角錐状突起の頂角をＮとして、頂角Ｎから底面部二等辺三角形に下ろした垂線はＭを通過する、つまり、ＮＭは、ＪＭ、ＫＬに対してそれぞれ垂直になるように構成されている。そして、流路８１の流れ方向に垂直な面における流路幅の代表長さ（正方形流路の場合は一辺の長さ、円形流路の場合は直径）をＤとして、流れ方向の長さＪＭ＝（１／２）Ｄ、三角錐高さＮＭ＝（１／８）Ｄである形状をなしている。
【０３５０】
また、流路８１の壁８２の内面には、多数の突起８３が規則的に配置されている。塵埃凝集路８０においては、複数の突起８３を、流れ方向に（３／２）ＪＭ、流れに垂直な方向に（３／２）ＫＬおきに配置するとともに、１つの突起８３に対して、流れ方向に（３／４）ＪＭ、流れに垂直な方向に（３／４）ＫＬずれた位置にさらに配置し、またそれに対して複数の突起８３を、流れ方向に（３／２）ＪＭ、流れに垂直な方向に（３／２）ＫＬおきにさらに配置するといった配列に設定されている。つまり、流れ方向の１ピッチを（３／２）ＪＭ、流れに垂直な方向の１ピッチを（３／２）ＫＬとすると、流れ方向、流れに垂直な方向ともに、半ピッチずつずらした位置された、いわゆる千鳥配置に複数かつ多段に配置される。
【０３５１】
これらの突起８３を上流側から投影すると、複数の突起８３は互いに完全には重なり合わず、かつ、隣同士の突起８３は、ある一定分だけ重なり合うように配置されている。
【０３５２】
実施形態３−Ｃの塵埃凝集路８０によると、流路８１の壁８２の内面近傍を流通する流れは、三角錐突起を成す突起８３の面ＪＮＫおよび面ＪＮＬの傾斜により三角錐底面部に対して頂角Ｎ側に持ち上げられ、流路中央側に巻き上げられるとともに、頂角Ｎの下流側に弱い双子渦を発生させる。実施形態１−Ｂの塵埃凝集路８０を流通する流れは、最初に出会う突起８３の作る弱い双子渦により攪乱され、下流に流通して、次に出会う突起８３の作る弱い双子渦によりまた攪乱され、更に下流に流通して、更に次に出会う突起８３の作る弱い双子渦によりまた更に攪乱され、といった具合に、次々と攪乱される。このような攪乱が、複数の突起８３の箇所にてそれぞれ生ずる。前述のように被凝集粒子の大きさがミクロンオーダーのものに集中しているような場合、径がＤの流路であれば、流路８１の壁８２から（１／８）Ｄの距離までの位置において特に被凝集粒子の分布密度が高くなる現象が見られるので、実施形態３−Ｃの複数かつ多段に配置された突起８３は、特に被凝集粒子の分布密度が高くなる流路の壁面から（１／８）Ｄまで距離の位置を、複数の双子渦にて積極的に攪乱する。
【０３５３】
このように、塵埃凝集路８０においては、突起８３は、壁８２からの高さが、流路８１の気体が流れる方向に垂直な断面の代表長さの１／８以下であることにより、異物が突起８３に引っかかりにくくなる。
【０３５４】
また、上流側から投影すると、複数の突起８３は互いに完全には重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起８３は、ある一定分だけ重なり合うように配置されているので、流路８１の壁８２に沿って流通する流れは、必ず突起８３に出会う。その後、流路８１の壁８２に沿って流通する流れは、下流に流通するに従い、何度も何度も突起８３に出会いながら、塵埃凝集路８０内を通過する。
【０３５５】
このように、塵埃凝集路８０においては、突起８３は、流路８１内において気体が流れる方向に沿って複数配置され、それぞれの突起８３は、流路８１の上流側から下流側に向かって突起８３を投影したときにそれぞれの突起８３の一部が重なり合うように配置されている。このようにすることにより、流路８１に沿って流れる気体が突起８３の周囲を通過しやすくなり、効率よく渦を発生させることができる。
【０３５６】
したがって、実施形態３−Ｃの塵埃凝集路８０においては、流路８１の壁８２から（１／８）Ｄの距離までの位置を流通する気流に対して最も効率的に攪乱できるとともに、発生する双子渦の数を多くすることができる。
【０３５７】
このように、塵埃凝集路８０において、突起８３は、流路８１内において気体が流れる方向に沿って複数配置され、それぞれの突起８３は、流路８１の上流側から下流側に向かって突起８３を投影したときにそれぞれの突起の一部が重なり合うように配置されていることにより、流路８１に沿って流れる気体が突起８３の周囲を通過しやすくなり、効率よく渦を発生させることができる。
【０３５８】
また、塵埃凝集路８０を流通する流体に、例えば柔軟な素材でできた布状のものであって流路８１の径と同程度の大きさの異物（例えば布状や網目状の素材、例えばハンカチやパンティーストッキングといったもの）その他が混入していた場合、突起の形状が湾曲構造または矩形を成していると、布状の異物が突起に引っ掛かりやすく、そのため塵埃凝集路の内部に異物がつまってしまうといった不具合が生ずる可能性があるが、実施形態３−Ｃにおいては、突起８３は流れの上流側に滑らかな三角錐突起を成しているため、前述の布状の異物その他は引っ掛かりにくい。
【０３５９】
従って、実施形態３−Ｃの塵埃凝集路８０を用いれば、多数の双子渦の攪乱により、十分な凝集性能を得ながら、第１実施形態から実施形態３−Ｂの塵埃凝集路よりも、例えば、流れに布状の異物その他が混入する可能性のある場合には、布状の異物が乱れ発生部に引っ掛かってつまるといった不具合を未然に防止することができるため、信頼性の高い塵埃凝集路８０を得ることができる。
【０３６０】
（実施形態３−Ｄ）
図２３は、実施形態３−Ｄの塵埃凝集路の要部を透視した斜視図であり、図２４は実施形態３−Ｄの塵埃凝集路の要部を示す正面図、図２５は、実施形態３−Ｄの塵埃凝集路の側断面を示す図である。
【０３６１】
図２３から図２５に示すように、実施形態３−Ｄの塵埃凝集路１００においては、複数の突起１０３が流路１０１の壁１０２の内面上に設けられている。それぞれの突起１０３は、実施形態３−Ｃの突起８３と同一形状の三角錐状突起により形成されており、その配列または配置が異なる。すなわち、上流側から投影すると、複数の突起１０３は互いに重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起１０３は、一定の間隔をあけられて配置されている。また、流れ方向に垂直な方向の面内に、複数の突起１０３が配置されない配列でもよい。その他の部分は実施形態１−Ｂと同様である。
【０３６２】
実施形態３−Ｄの塵埃凝集路１００によると、突起１０３により、実施形態３−Ｃの突起８３によって生じる渦と略同一の双子渦が生ずる。但し、実施形態１−Ｂの突起８３に対して、個数が少なく、また、上流側から投影すると、複数の突起１０３は互いに重なり合わない配列になっているため、流路１０１の壁１０２に沿って流通する流れの多くは突起１０３に一度だけ出会い、突起１０３と突起１０３の間を流通する流れは、突起１０３に一度も出会わない。故に、実施形態３−Ｄの塵埃凝集路１００においては、流れに与えることができる攪乱は実施形態３−Ｃの塵埃凝集路８０に比べ、大幅に低下する。
【０３６３】
しかしながら、実施形態３−Ｄの塵埃凝集路１００は、成型方法が極めて容易となる利点がある。すなわち、上流側から投影すると、複数の突起１０３は互いに重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起１０３は、一定の間隔をあけられて配置されているため、例えば、塵埃凝集路１００を樹脂成型する場合、塵埃凝集路１００の上流側を金型の可動側に設定し、塵埃凝集路１００の下流側を金型の固定側に設定し、金型を構成すれば、複雑な金型構成を必要とせず、塵埃凝集路１００を一体で成型することができる。
【０３６４】
また、塵埃凝集路１００内を流通する流体に、例えば流路１０１の断面と同程度の面積を持つ板状の異物（例えば牛乳キャップといったもの）その他が混入していた場合、例えば、流れ方向に垂直な方向の面内に、複数の乱れ発生部が配置しているため、流路の断面と同程度の面積を持つ板状の異物の端部が同時に複数の突起に引っ掛かる可能性が高く、そのため塵埃凝集路の内部に異物がつまってしまうといった不具合が生ずる可能性があるが、実施形態１−Ｃにおいては、突起１０３は流れ方向に垂直な方向の面内に、複数の突起１０３が配置されない配列に設定されるため、流路１０１の断面と同程度の面積を持つ板状の異物その他は引っ掛かりにくい。
【０３６５】
従って、実施形態３−Ｄの塵埃凝集路１００を用いれば、極めて成形性が良いとともに、例えば、流れに流路の断面と同程度の面積を持つ板状の異物その他が混入する可能性のある場合には、異物が乱れ発生部に引っ掛かってつまるといった不具合を未然に防止することができる。このようにして、極めて高い成形性と極めて高い信頼性の両方を同時に有する塵埃凝集路を得ることができる。
【０３６６】
図２６から図３０は、実施形態３−Ｄにかかる突起の他の配列を模式的に示す図である。（Ａ）流路方向に垂直な方向に見た図と、（Ｂ）その流れの上流側から投影した模式図である。
【０３６７】
図２６に示すように、流れ方向に垂直な方向の面の周上に、複数の突起１０３が配置されるが、それぞれの突起は互いに近い箇所、円筒状の流路の場合には、望ましくは９０°程度の範囲に、流れ方向に垂直な方向の面内に配置された複数の突起１０３が集まっていれば、極めて高い成形性と極めて高い信頼性の両方を同時に得られる。
【０３６８】
図２７に示すように、隣り合う突起１０３が互いに重ならないように多少ずらして配置し、突起によって生じる異物のつまりを防止したものや、さらに同様の効果を得るものとして、図２８のように、突起をいくつかグループに分けて、そのグループを互いに流路方向にずらして配置したものや、図２９と図３０のように鋸歯状配列が例示できる。これらはいずれも極めて高い成形性が得られる。
【０３６９】
図３１は、実施形態３−Ｄの塵埃凝集路における隣接した突起の配置を示す図である。
【０３７０】
図３１に示すように、流れ方向と平行な方向から見た投影面内に突起１０３が重ならないように配置したとき、隣り合う突起１０３の距離を距離Ｗとすると、次の式によりＷを表すことができる。
【０３７１】
Ｗ＝２α＋γｔａｎβ  （ただしα、β、γは任意の正の整数）
突起１０３においてα、βをそれぞれ３ｍｍ以上、γ（ｍｍ）を任意の数とする。
【０３７２】
気流に平行な方向Ｓに分離した金型を用いて塵埃凝集路１００を作製すると、流路１０１と突起１０３を一度に成型することができる。このようにすることにより、成型コストを大幅に削減することができる。突起１０３間の距離については、最低限Ｗ（ｍｍ）確保することによって、気流に垂直となる投影面内に突起が互いに重なり合わないように配置し、また、突起と突起の間に入る金型の強度を確保することができる。
【０３７３】
（実施形態３−Ｅ）
図３２は実施形態３−Ｅの塵埃凝集路の要部を透視した斜視図であり、図３３は実施形態３−Ｅの塵埃凝集路の要部を示す正面図、図３４は、実施形態３−Ｅの塵埃凝集路の側断面を示す図である。
【０３７４】
図３２から図３４に示すように、実施形態３−Ｅにおいては、実施形態３−Ｃの突起８３に替えて、複数の突起１１３が流路１１１の壁１１２の内面上に設けられている。突起１１３は、実施形態３−Ｃの突起８３と比べて、大きさが１／２（流れ方向の長さ：ＪＭ＝（１／４）Ｄ、三角錐高さ：ＮＭ＝（１／１６）Ｄ）の相似形の三角錐状突起により形成されており、設置に関しても１／２の相似で配置される。なお、三角錐状突起の個数は実施形態３−Ｃの約４倍に設定されている。その他の部分は実施形態３−Ｃと同様である。
【０３７５】
実施形態３−Ｅの塵埃凝集路１１０によると、突起１１３により、実施形態３−Ｃの突起８３に対してスケールが１／２の略相似形の双子渦が生ずる。１つの突起１１３により生ずる双子渦は、実施形態３−Ｃの突起８３により生ずる双子渦と比較して、強度は弱くなるが、その分突起１１３の個数を多く設定しているため、略同様の攪乱を流れに与えることができる。
【０３７６】
但し、前述のように被凝集粒子の大きさがミクロンオーダーのものに集中しているような場合、径がＤの流路１１１の壁面から（１／８）Ｄまでの位置において特に被凝集粒子の分布密度が高くなる現象が見られるが、実施形態１−Ｄの複数かつ多段に配置された突起１１３は、高さが（１／１６）Ｄに設定されているため、特に被凝集粒子の分布密度が高くなる流路１１１の壁１１２から（１／８）Ｄまでの距離の位置のうち、積極的に攪乱を与えることができるのは約半分の領域のみに限られる。
【０３７７】
しかしながら、実施形態３−Ｅの突起１１３には、次のような利点がある。即ち、実施形態３−Ｅの突起１１３の高さは、（１／１６）Ｄに設定されており、実施形態３−Ｃの突起８３の高さに比べて１／２のため、流れ方向に垂直な方向における同一面内に配置された突起１１３による流路面積の減少幅が１／４になるので、その分、塵埃凝集路１１０の圧力損失は実施形態１−Ｂの塵埃凝集路８０に比べて格段に小さくなる。
【０３７８】
さらに、実施形態３−Ｅの突起１１３の高さは、（１／１６）Ｄに設定されているため、突起１１３により発生する双子渦が塵埃凝集路１１０の流路１１１の壁１１２に発達する速度の境界層に影響を与え、境界層厚みを薄くする効果が得られる。
【０３７９】
一般に、流路の壁面部近傍には、流路内部を流通する流体の粘性により、速度の境界層ができる。境界層内部の流速は、流路中央部に比べて風速が遅く、その領域は流れに対する抵抗が大きい。即ち、境界層が発達して境界層の厚みが厚くなると、それだけ流れやすい領域の面積が減少し、見かけ上、流路の断面積が小さくなったような挙動を示す。従って、境界層が発達して境界層の厚みが厚くなると、その流路の圧力損失は増大する。
【０３８０】
実施形態３−Ｅの突起１１３により発生する双子渦は、渦のスケールが小さく、また、より壁面部近傍に発生するため、突起１１３により発生する双子渦が上記の境界層の発達を抑制し、そのため、流路壁面の流れに対する抵抗が小さくなり、流路１１１の圧力損失が大幅に低下する。
【０３８１】
例えば、流路１１１の径ＤがＤ＝４０ｍｍ、流れの代表流速が２５ｍ／秒、常温常圧の場合、実験結果によると、（乱れ発生部による圧力損失）＜（乱れ発生部による境界層の発達抑制効果）となり、多数の突起１１３が存在するにもかかわらず、突起のない流路よりも圧力損失が小さい塵埃凝集路１１０が得られた。
【０３８２】
また、塵埃凝集路１１０を流通する流体に、異物その他が混入していた場合においても、突起１１３は、実施形態３−Ｃの突起８３に対して高さが１／２のため、突起１１３は、実施形態３−Ｃの突起８３に対して異物がより一層引っ掛かりにくい。
【０３８３】
従って、実施形態３−Ｅの塵埃凝集路１１０を用いれば、多数の双子渦の攪乱により、十分な凝集性能を得ながら、さらに、管路摩擦抵抗を低減することができるため、圧力損失を大幅に低減した塵埃凝集路１１０を得ることができる。また、例えば、流れに異物その他が混入する可能性のある場合においても、異物が突起１１３に引っ掛かってつまるといった不具合を略完全に防止することができるため、極めて信頼性の高い塵埃凝集路１１０を得ることができる。
【０３８４】
（実施形態３−Ｆ）
実施形態３−Ｆの塵埃凝集路は、流路の上流側の一部分に実施形態３−Ａ〜実施形態３−Ｅのいずれかの突起を有し、かつ流路の下流側の一部分または突起が、流路を流通する気体に含まれる塵埃を正に接触帯電する第１帯電部と、流路を流通する気体に含まれる塵埃を負に帯電する第２帯電部とを有し、第１帯電部と第２帯電部とが対向するように配置されている。
【０３８５】
このようにすることにより、実施形態３−Ｆの塵埃凝集路に流入する気体は、以下の段階を経ながら塵埃凝集路を通過する。すなわち、塵埃が気流によって流路内に導かれる段階と、塵埃が直進する気流によって流路内部を搬送される段階と、塵埃が流路の壁面に沿って流通する段階と、塵埃が流路の壁面から突出した突起に衝突する段階と、塵埃が突起の下流に生ずる渦流に巻き込まれて流通する段階と、塵埃が渦流により複数回にわたって流路の壁面に衝突する段階と、複数の塵埃が渦流により互いに衝突する段階と、衝突した複数の塵埃が塵埃塊（クラスタ）を形成する段階と、塵埃塊が気流によって流路内部を搬送される段階とを順次経る。
【０３８６】
このとき、第１帯電部および第２帯電部を流通する気流は、以下に示すように制御される。すなわち、塵埃が気流によって流路内部を搬送されるときに、塵埃を壁面および突起に衝突させて帯電させたのち、塵埃同士を衝突させる気流制御を行うとともに、衝突した複数の塵埃が塵埃塊（クラスタ）を形成させる期間が設けられている。
【０３８７】
このようにすることにより、第１帯電部に衝突して正に帯電された塵埃と、第１帯電部に衝突していない塵埃との衝突が促進される。それらの塵埃が衝突すると、前者の塵埃の電荷により後者の塵埃の表面に誘電分極が生じ、静電気力により前者の塵埃と後者の塵埃との間に強い結合力が生ずる。この結合力により、複数の塵埃が凝集した第１の塵埃塊が生ずる。第１の塵埃塊は、全体として正に帯電している。また、第１の塵埃塊と同様のメカニズムにより、第２帯電部により全体として負に帯電している第２の塵埃塊が生ずる。
【０３８８】
そして、さらに、第１帯電部により生成した正に帯電されている第１の塵埃塊と、第２帯電部により生成した負に帯電されている第２の塵埃塊とを衝突させるように気流制御を行うとともに、衝突した第１の塵埃塊と第２の塵埃塊が静電気力により結合してさらに大きな塵埃塊（大クラスタ）を形成させる期間が設けられている。
【０３８９】
このように気流制御を行うことにより、全体として正に帯電している第１の塵埃塊と、全体として負に帯電している第２の塵埃塊との衝突が促進される。
【０３９０】
第１の塵埃塊と第２の塵埃塊とが衝突すると、前者の塵埃塊のもつ正の電荷と、後者の塵埃塊のもつ負の電荷とから生ずる強い静電気力により前者の塵埃塊と後者の塵埃塊との間にさらに強い結合力が生ずる。この結合力により複数の塵埃塊がさらに凝集した大塵埃塊が生ずる。
【０３９１】
このような気流制御を行うことにより、微細な塵埃が衝突により凝集を繰り返し、大きな塵埃塊（大クラスタ）となる。
【０３９２】
このように、塵埃凝集路においては、壁および／または渦発生手段は、流路を流通する気体に含まれる塵埃を正に接触帯電する第１帯電部と、流路を流通する気体に含まれる塵埃を負に帯電する第２帯電部とを有し、第１帯電部と第２帯電部とが対向するように配置されていることにより、塵埃を正に接触帯電する第１帯電部と、塵埃を負に接触帯電する第２帯電部により、塵埃が気流によって流路を搬送されるとき、塵埃が第１帯電部もしくは第２帯電部と接触して異なる極性に帯電され、正もしくは負に帯電された塵埃に塵埃塊（クラスタ）を形成させることができる。これにより正もしくは負に帯電した塵埃を静電気作用で相互に吸着させることにより、塵埃塊（クラスタ）を形成させることができる。
【０３９３】
なお、突起は流路の壁の内面に複数設けられ、その配列は、塵埃凝集路を上流側から投影したときに、複数の突起は互いに一部分だけ重なり合うように配置されていると、塵埃が壁面または突起により衝突しやすくなる。
【０３９４】
このように、渦発生手段と、帯電部とを併せ持つ塵埃凝集路においては、渦発生手段が流路内に突出しているため、粒子が内壁に接触しやすい。さらに、渦発生手段による壁面の面積増大により壁面と粒子の衝突確率を増加できる。渦発生手段により生成された渦により粒子と壁面との衝突確率を増大することができるので、粒子と内壁の接触回数を増加させることができる。このようにすることにより、塵埃中の粒子がより帯電しやすくなるために、さらに凝集しやすくなり、塵埃塊の生成が促進される。
【０３９５】
実施形態３−Ｆのさらに別の形態として、実施形態３−Ａから実施形態３−Ｅの塵埃凝集路を帯電部材を用いて形成する場合には、突起は、流路を流通する気体に含まれる塵埃を正に接触帯電する第１突起部と、流路を流通する気体に含まれる塵埃を負に帯電する第２突起部とを有し、第１突起部と第２突起部とが対向するように配置されていてもよい。
【０３９６】
このようにすることにより、塵埃が気流によって流路を搬送されるとき、塵埃が第１突起部もしくは第２突起部と接触して異なる極性に帯電され、正もしくは負に帯電された塵埃に塵埃塊（クラスタ）を形成させることができる。これにより正もしくは負に帯電した塵埃を静電気作用で相互に吸着させることにより、塵埃塊（クラスタ）を形成させることができる。
【０３９７】
また、実施形態３−Ｆの塵埃凝集路においては、突起は、壁と同一の材質で形成されていることが好ましい。
【０３９８】
このようにすることにより、流路内を流通する気体に含まれる塵埃中の粒子は、壁と突起のどちらに衝突しても帯電するので、凝集の効果を高めることができる。
【０３９９】
（実施形態３−Ｇ）
実施形態３−Ｇの塵埃凝集路は、流路の上流側の一部分に実施形態３−Ａ〜実施形態３−Ｅのいずれかの突起を有し、かつ流路の下流側の一部分または突起が、流路を流通する気体に含まれる塵埃を正または負に接触帯電することが可能な材質で形成されている。
【０４００】
上記構成の塵埃凝集路において、塵埃が気流によって流路内に導かれる段階と、塵埃が直進する気流によって流路内部を搬送される段階と、塵埃が流路の壁面に沿って流通する段階と、塵埃が流路の壁面から突出した突起に衝突する段階と、塵埃が突起の下流に生ずる渦流に巻き込まれて流通する段階と、塵埃が渦流により複数回にわたって流路の壁面に衝突する段階と、複数の塵埃が渦流により互いに衝突する段階と、衝突した複数の塵埃が塵埃塊（クラスタ）を形成する段階と、塵埃塊が気流によって流路内部を搬送される段階と、を順次経る。
【０４０１】
このとき、塵埃凝集路を流通する気流は、以下に示すように制御される。即ち、塵埃が気流によって流路内部を搬送されるときに、塵埃を壁面および突起に衝突させて帯電させたのち、塵埃同士を衝突させる気流制御を行うとともに、衝突した複数の塵埃が塵埃塊（クラスタ）を形成させる期間を設ける。
【０４０２】
このようにすることにより、塵埃凝集路に衝突して正または負に帯電された塵埃と、塵埃凝集路に衝突していない塵埃との衝突が促進される。それらの塵埃が衝突すると、前者の塵埃の電荷により後者の塵埃の表面に誘電分極が生じ、静電気力により前者の塵埃と後者の塵埃との間に強い結合力が生ずる。この結合力により、複数の塵埃が凝集した塵埃塊（クラスタ）が生ずる。
【０４０３】
このような気流制御を行うことにより、微細な塵埃が衝突により凝集し、塵埃塊（クラスタ）となる。
【０４０４】
実施形態３−Ｇのさらに別の形態としては、実施形態３−Ａから実施形態３−Ｅの塵埃凝集路を帯電部材で形成する場合に、突起は、流路を流通する気体に含まれる塵埃を正または負に接触帯電することが可能な材質で形成されていてもよい。
【０４０５】
このようにすることにより、塵埃凝集路の突起に衝突して正または負に帯電された塵埃と、塵埃凝集路の突起に衝突していない塵埃との衝突が促進される。これらの塵埃が衝突すると、塵埃凝集路の突起に衝突して正または負に帯電された塵埃の電荷により、塵埃凝集路の突起に衝突していない塵埃の表面に誘電分極が生じ、静電気力により前者の塵埃と後者の塵埃との間に強い結合力が生ずる。この結合力により、複数の塵埃が凝集した塵埃塊（クラスタ）が生ずる。
【０４０６】
このような気流制御を行うことにより、微細な塵埃が衝突により凝集しやすくなり、塵埃塊（クラスタ）が形成されやすくなる。
【０４０７】
また、実施形態３−Ｇの塵埃凝集路においては、突起は、壁と同一の材質で形成されていることが好ましい。
【０４０８】
このようにすることにより、流路内を流通する気体に含まれる塵埃中の粒子は、壁と突起のどちらに衝突しても帯電するので、凝集の効果を高めることができる。
【０４０９】
以上のように、第３実施形態は、微粒子を凝集する機構に関するものである。本機構を利用して微粒子の捕集効率を向上させる事が可能となるため、塵埃凝集路を掃除機、空気清浄機、空気調和機等へ適用することができる。
【０４１０】
なお、塵埃凝集路の第３実施形態を要約すると、以下のとおりである。
【０４１１】
（１）塵埃凝集路は、気流により塵埃を上流側から下流側へ搬送する過程において、塵埃と塵埃とを衝突させて塵埃塊（クラスタ）の形成を促進させる塵埃凝集路に用いられ、入口と出口を連通する管状経路を成し、円管状の壁面と、壁面に形成された複数の突起にて構成され、入口の中心と、出口の中心と、を結ぶ管状経路の軸芯を通過する面にて複数に分割されて成型される攪拌凝集経路において、攪拌凝集経路の軸芯に垂直な面での断面形状において、突起は頂角をＴ、底角をそれぞれＰ、Ｑ、底辺をＰＱとする三角形状を成すとともに攪拌凝集経路の壁面と一体となるように設けられ、また、軸芯をＯ、複数に分割して形成された攪拌凝集経路の１片の両端をそれぞれＡ、Ｂ、それらを結ぶ直線を直線ＡＢとし、軸芯Ｏを通過し直線ＡＢに垂直に交わる垂線と攪拌凝集経路の壁面との交点をＨとすると、ＴＰ//ＯＨ  かつ  弧ＨＰ＜弧ＨＱとなる三角形状断面を持つ突起ＴＰＱが、少なくとも攪拌凝集経路の壁面の一部に設けられていることを特徴とする。
【０４１２】
（２）上記（１）の塵埃凝集路においては、突起が攪拌凝集経路の壁面の全ての領域に設けられることを特徴とする。
【０４１３】
（３）塵埃凝集路は、攪拌凝集経路の軸芯に垂直な面での断面形状において、頂角をＳ、底角をそれぞれＭ、Ｎ、底辺をＭＮとする二等辺三角形状を成すとともに攪拌凝集経路の壁面に底辺ＭＮの一部を埋没させて設けられた、第２形状の突起群がさらに設けられていることを特徴とする。
【０４１４】
（４）塵埃凝集路は、曲がり流路にて形成される塵埃凝集路に用いられ、曲がり流路の曲率中心に対して外側の壁面には、三角形ＴＰＱにて成る第１形状の突起群が設けられ、曲がり流路の曲率中心に対して内側の壁面には、三角形ＳＭＮにて成る第２形状の突起群が設けられたことを特徴とする。
【０４１５】
（５）塵埃凝集路は、攪拌凝集経路の軸芯に垂直な面での断面形状において、攪拌凝集経路の１片の壁面である、弧ＡＨＢの、弧ＡＨの間にＸ、弧ＢＨの間にＹ、を設け、攪拌凝集経路の１片の壁面を、弧ＡＸＨＹＢとし、攪拌凝集経路の１片の両端部である、弧ＡＸおよび弧ＢＹには、三角形ＴＰＱにて成る第１形状の突起群が設けられ、弧ＡＸＨＹＢの中央部である、弧ＸＨＹには、三角形ＳＭＮにて成る第２形状の突起群が設けられたことを特徴とする。
【０４１６】
（６）塵埃凝集路は、攪拌凝集経路の軸芯に垂直な面での断面形状において、攪拌凝集経路の１片の両端Ａ、Ｂと、軸芯Ｏをと結ぶ２線ＡＯ、ＢＯの成す角である∠ＡＯＢの大きさをθとし、第２形状の突起の頂角∠ＭＳＮの大きさを２αとしたとき、第２形状の突起はθ＞２αに設定するとともに、弧ＡＸおよび弧ＢＹの、軸芯Ｏに対する中心角∠ＡＯＸ、∠ＢＯＹは∠ＡＯＸ≧０．５θ−α、∠ＢＯＹ≧０．５θ−αに設置することを特徴とする。
【０４１７】
（７）塵埃凝集路は、上記（１）から（６）のいずれかに記載の攪拌凝集経路の１片を、複数個組合せて成す攪拌凝集経路であって、複数の攪拌凝集経路の１片のうち、少なくとも１つは、接触摩擦により正に帯電しやすい材質にて形成された、第１の攪拌凝集経路片と、複数の攪拌凝集経路の１片のうち、を除くものうち、少なくとも１つは、接触摩擦により負に帯電しやすい材質にて形成された、第２の攪拌凝集経路片と、が、隣接して設けられることを特徴とする攪拌凝集経路を備える。
【０４１８】
（８）成型用金型は、上記（１）から（７）のいずれかの攪拌凝集経路を成型することができる。
【０４１９】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０４２０】
【図１】円筒状の管の内部における気流を模式的に示す図である。
【図２】流路内の気流が層流速度分布の場合に粒子が凝集する様子を模式的に示す図である。
【図３】流路内の気流が層流速度分布の場合に、径の大きい粒子が速度勾配より受ける影響を示した模式図である。
【図４】流路内の気流が層流速度分布の場合に、径の小さい粒子が速度勾配より受ける影響を示した模式図である。
【図５】実施形態１−１の塵埃凝集路の要部を透視した斜視図である。
【図６】実施形態１−１の塵埃凝集路の要部を示す正面図である。
【図７】実施形態１−１の塵埃凝集路の要部の側断面を示す図である。
【図８】この発明の実施形態１−１として、摩擦帯電経路に設けられた突起の形状を示す図である。
【図９】塵埃凝集路の内壁が同一の表面電位を示す場合における、突起先端の曲率半径（ｍｍ）と、突起先端に集中した電界の強度（Ｖ／ｍｍ）の関係を調べて示した図である。
【図１０】塵埃凝集路を流通する風速が同一の場合における、突起先端の曲率半径ｒ（ｍｍ）を管の直径Ｄ（ｍｍ）で無次元化した、突起先端の無次元曲率半径（ｒ／Ｄ）と、塵埃凝集路の内壁に、突起先端の無次元曲率半径がｒ／Ｄである突起を備えた塵埃凝集路の凝集効果を、塵埃凝集路の内壁に突起が無いときの塵埃凝集路の凝集効果で除した、無次元凝集効果（倍）の関係を調べて示した図である。
【図１１】この発明の実施形態１−Ａの塵埃凝集路の要部を透視した斜視図である。
【図１２】実施形態１−Ａの塵埃凝集路の要部を示す正面図である。
【図１３】実施形態１−Ａの突起を示す図である。（Ａ）は、突起の底面図、（Ｂ）は、突起の側面図、（Ｃ）は、突起の正面図である。
【図１４】実施形態１−Ａの突起の周囲の気流の様子を模式的に示す図である。
【図１５】本発明の実施形態１−Ａの突起により発生する渦の様子を模式的に示した図である。
【図１６】本発明の実施形態１−Ａの別の形状の突起が配置された塵埃凝集路の要部を透視した斜視図である。
【図１７】本発明の実施形態１−Ａの別の形状の突起が配置された塵埃凝集路の要部を示す正面図である。
【図１８】本発明の実施形態１−Ａの別の形状の突起が配置された塵埃凝集路の側断面を示す図である。
【図１９】この発明の実施形態１−Ｂの塵埃凝集路の要部を透視した斜視図である。
【図２０】実施形態１−Ｂの塵埃凝集路の要部を示す正面図である。
【図２１】実施形態１−Ｂの塵埃凝集路の側断面を示す図である。
【図２２】実施形態１−Ｂの突起を上から見た形状（Ａ）と横から見た形状（Ｂ）を示す図である。
【図２３】実施形態１−Ｃの塵埃凝集路の要部を透視した斜視図である。
【図２４】実施形態１−Ｃの塵埃凝集路の要部を示す正面図である。
【図２５】実施形態１−Ｃの塵埃凝集路の側断面を示す図である。
【図２６】実施形態１−Ｃにかかる突起の他の配列を模式的に示す図である。
【図２７】実施形態１−Ｃにかかる突起の他の配列を模式的に示す図である。
【図２８】実施形態１−Ｃにかかる突起の他の配列を模式的に示す図である。
【図２９】実施形態１−Ｃにかかる突起の他の配列を模式的に示す図である。
【図３０】実施形態１−Ｃにかかる突起の他の配列を模式的に示す図である。
【図３１】実施形態１−Ｃの塵埃凝集路における隣接した突起の配置を示す図である。
【図３２】実施形態１−Ｄの塵埃凝集路の要部を透視した斜視図である。
【図３３】実施形態１−Ｄの塵埃凝集路の要部を示す正面図である。
【図３４】実施形態１−Ｄの塵埃凝集路の側断面を示す図である。
【図３５】この発明の実施形態１−Ｅの塵埃凝集路の要部を示す斜視図である。
【図３６】この発明の実施形態１−Ｅの塵埃凝集路の要部を示す正面図である。
【図３７】この発明の実施形態１−Ｅの塵埃凝集路を示す側断面図である。
【図３８】実施形態１−Ｅの塵埃凝集路における突起の周囲の気体の流れを模式的に示す図である。
【図３９】突起の周囲に生じる渦を模式的に示す図である。
【図４０】本発明の実施形態１−Ｅの突起により発生する渦の様子を模式的に示した図である。（Ａ）は、流路を正面から見た図であり、（Ｂ）は、流路を側面から見たときの図である。
【図４１】この発明の実施形態１−Ｆの塵埃凝集路の要部を示す斜視図である。
【図４２】実施形態１−Ｆの塵埃凝集路の要部を示す正面図である。
【図４３】実施形態１−Ｆの塵埃凝集路を示す側断面図である。
【図４４】実施形態１−Ｆの塵埃凝集路における突起の周囲の気体の流れを模式的に示す図である。
【図４５】この発明の実施形態１−Ｇの塵埃凝集路の要部を示す斜視図である。
【図４６】実施形態１−Ｇの塵埃凝集路の要部を示す正面図である。
【図４７】実施形態１−Ｇの塵埃凝集路を示す側断面図である。
【図４８】実施形態１−Ｇの塵埃凝集路の突起の周囲に発生する渦の様子を模式的に示す図である。
【図４９】実施形態２−３として、軸芯に垂直な方向の間隔を説明する図である。
【図５０】実施形態３−１として、塵埃凝集路の要部の正面断面を示す図である。
【図５１】実施形態３−１として、塵埃凝集路の要部の正面断面を示す図である。
【図５２】実施形態３−１として、塵埃凝集路の要部の正面断面を示す図である。
【図５３】実施形態３−３として、塵埃凝集路の要部の正面断面を示す図である。
【図５４】実施形態３−３として、塵埃凝集路の要部の正面断面を示す図である。
【図５５】実施形態３−４として、塵埃凝集路の要部の断面を示す図である。
【図５６】曲がり流路の壁面に突起を設けない塵埃凝集路の要部の断面を示す図である。
【図５７】実施形態３−５として、塵埃凝集路の要部の正面断面を示す図である。
【図５８】実施形態３−６として、塵埃凝集路の要部の正面断面を示す図である。
【符号の説明】
【０４２１】
４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００，１１０，１２０：塵埃凝集路、４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１，１２１：流路、４２，５２，６２，７２，８２，９２，１０２，１１２，１２２：壁、４３，５３，６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ，７３ａ，７３ｂ，８３，９３，１０３，１１３，１２３：突起、９４：アール部。
【図１】
2008132277.tif 000005
【図２】
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【図３】
2008132277.tif 000007
【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１６】
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【図１７】
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【図１８】
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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２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年2月14日(2008.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塵埃を含む気体が流通する流路と、
前記流路を流れる塵埃を帯電させ、帯電した塵埃と他の塵埃とを衝突させて塵埃塊（クラスタ）の形成を促進するための摩擦帯電経路とを備え、
前記摩擦帯電経路は、前記流路を流通する気体に含まれる塵埃を帯電させやすい材質によって形成され、前記摩擦帯電経路を形成する壁を有し、前記壁の内面には突出した角部を有する突起が配置され、前記突起の前記角部には、その端面が丸められたアール部が形成されており、前記アール部の半径が０．２ｍｍ以上であり、前記流路の気体が流れる方向に垂直な断面において径の最も短い部分の長さをＤとし、前記角部の端面に形成されるアール部の半径をＲとすると、Ｒ≦０．２５Ｄである、塵埃凝集路。
【請求項２】
前記流路の気体が流れる方向に垂直な断面において径の最も短い部分の長さをＤとし、前記角部の端面に形成されるアール部の半径をＲとすると、Ｒ≦０．０５Ｄである、請求項１に記載の塵埃凝集路。
【請求項３】
前記摩擦帯電経路は、前記流路を流通する所定の塵埃の接触電位よりも高い接触電位を持つ第１摩擦帯電部と、前記流路を流通する所定の塵埃の接触電位よりも低い接触電位を持つ第２摩擦帯電部とを有し、前記第１摩擦帯電部と前記第２摩擦帯電部とが対向するように配置されている、請求項１または請求項２に記載の塵埃凝集路。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
この発明に従った塵埃凝集路は、塵埃を含む気体が流通する流路と、流路を流れる塵埃を帯電させ、帯電した塵埃と他の塵埃とを衝突させて塵埃塊（クラスタ）の形成を促進するための摩擦帯電経路とを備え、摩擦帯電経路は、流路を流通する気体に含まれる塵埃を帯電させやすい材質によって形成され、摩擦帯電経路を形成する壁を有し、壁の内面には突出した角部を有する突起が配置され、突起の角部には、その端面が丸められたアール部が形成されており、アール部の半径が０．２ｍｍ以上であり、流路の気体が流れる方向に垂直な断面において径の最も短い部分の長さをＤとし、角部の端面に形成されるアール部の半径をＲとすると、Ｒ≦０．２５Ｄである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、塵埃凝集路は、流路の気体が流れる方向に垂直な断面において径の最も短い部分の長さをＤとし、角部の端面に形成されるアール部の半径をＲとすると、Ｒ≦０．２５Ｄであることにより、突起と塵埃凝集路を流通する気流に搬送される塵埃との衝突が生じやすくなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、塵埃凝集路においては、摩擦帯電経路は、流路を流通する気体に含まれる塵埃を帯電させやすい材質によって形成されていることにより、塵埃を効率よく帯電させることができるため、塵埃同士を凝集してクラスタ化させて塵埃塊をより効率よく生成することができる。したがって、塵埃凝集路の塵埃凝集効果をさらに向上させることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】