(57)【要約】【課題】メンテナンス作業を軽減できる電気集塵機を提供する。【解決手段】電気集塵機１であって、第一方向に配列された複数の集塵電極要素１２を備える集塵電極１０と、第二方向に配列された複数の対向電極要素２２を備え、集塵電極１０と対向する対向電極２０と、複数の集塵電極要素１２に所定の電位を印加し、かつ、複数の対向電極要素２２に所定の電位より低い電位を印加する集塵電界生成回路７と、集塵電極１０及び対向電極２０の各々において進行波を生成させる電位であって、周期的に変動する電位を複数の集塵電極要素１２及び複数の対向電極要素２２の各々に印加する進行波生成回路８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一方向に配列された複数の集塵電極要素を備える集塵電極と、
第二方向に配列された複数の対向電極要素を備え、前記集塵電極と対向する対向電極と、
前記複数の集塵電極要素に所定の電位を印加し、かつ、前記複数の対向電極要素に前記所定の電位より低い電位を印加する集塵電界生成回路と、
前記集塵電極及び前記対向電極の各々において進行波を生成させる電位であって、周期的に変動する電位を前記複数の集塵電極要素及び前記複数の対向電極要素の各々に印加する進行波生成回路とを備える
電気集塵機。
【請求項２】
前記第一方向は、前記第二方向と同一方向である
請求項１に記載の電気集塵機。
【請求項３】
前記進行波生成回路は、前記複数の対向電極要素の各々に、第一電位、前記第一電位より高電位の第二電位、及び、前記第二電位より高電位の第三電位を周期的に印加し、前記複数の対向電極要素のうち前記第二電位が印加されている対向電極要素と隣り合う二つの対向電極要素のうちの一方には前記第一電位を印加し、他方には前記第三電位を印加する
請求項１又は２に記載の電気集塵機。
【請求項４】
前記進行波生成回路は、前記複数の対向電極要素の各々に、前記第一電位、前記第二電位、前記第三電位、前記第二電位、前記第一電位の順に周期的に電位を印加する
請求項３に記載の電気集塵機。
【請求項５】
前記進行波生成回路は、前記複数の対向電極要素のうち前記第二電位を印加する対向電極要素を浮遊電位に維持する
請求項３又は４に記載の電気集塵機。
【請求項６】
前記進行波生成回路は、前記複数の集塵電極要素の各々に、第一電位、前記第一電位より高電位の第二電位、及び、前記第二電位より高電位の第三電位を周期的に印加し、前記複数の集塵電極要素のうち前記第二電位が印加されている集塵電極要素と隣り合う二つの集塵電極要素のうちの一方には前記第一電位を印加し、他方には前記第三電位を印加する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気集塵機。
【請求項７】
前記進行波生成回路は、前記対向電極における前記第二方向の一方端を含む領域において、当該一方端に向かう進行波を生成し、前記対向電極における前記第二方向の他方端を含む領域において、当該他方端に向かう進行波を生成する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気集塵機。
【請求項８】
前記進行波生成回路は、前記集塵電極における前記第一方向の一方端を含む領域において、当該一方端に向かう進行波を生成し、前記集塵電極における前記第一方向の他方端を含む領域において、当該他方端に向かう進行波を生成する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気集塵機。
【請求項９】
前記進行波生成回路は、二つのハーフブリッジ回路と、前記二つのハーフブリッジ回路を接続するチャージポンプ回路とを備える
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気集塵機。
【請求項１０】
前記対向電極は、前記複数の対向電極要素を覆う絶縁膜をさらに備える
請求項１〜９のいずれか１項に記載の電気集塵機。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電気集塵機を備える
換気装置。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電気集塵機を備える
空気清浄機。
【請求項１３】
電気集塵機の駆動方法であって、
第一方向に配列された複数の集塵電極要素を備える集塵電極と、第二方向に配列された複数の対向電極要素を備え、前記集塵電極と対向する対向電極を準備する準備ステップと、
前記複数の集塵電極要素に所定の電位を印加し、かつ、前記複数の対向電極要素に前記所定の電位より低い電位を印加する集塵ステップと、
前記集塵電極及び前記対向電極の各々において進行波を生成させる電位であって、周期的に変動する電位を前記複数の集塵電極要素及び前記複数の対向電極要素の各々に印加する粒子搬送ステップとを含む
電気集塵機の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーニング機能を有する電気集塵機及び電気集塵機の駆動方法、並びに、電気集塵機を備える換気装置及び空気清浄機などの機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大気汚染の深刻化による健康への影響に対する意識が高まっている。居住空間に供給する清浄空気を得るために、従来、濾紙を備えるフィルタを用いて外気を清浄化している。しかしながら、特に外気における微小な粒子の濃度が高い場合には、フィルタの目詰まりによる圧損の増大、捕集率の低下などの性能低下が短期間で発生するため、フィルタを頻繁に交換する必要がある。フィルタの交換作業は、小型の空気清浄機においては、比較的容易に行うことができる。しかしながら、換気システムにおいては、フィルタが天井裏などのアクセスが困難な場所に配置されることも多いため、フィルタの交換作業は容易ではない。
【０００３】
そこで、フィルタに代わる微小粒子除去手段として、電気集塵機が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示された電気集塵機では、コロナ放電によって粒子を正に帯電させる。そして、正に帯電した粒子を、負の電位が印加された集塵電極板と、正の電位が印加された高圧電極板とで構成されたダストコレクタに導入する。これにより、正に帯電した粒子を集塵電極板に吸着させる。このように、電気集塵機ではフィルタを用いることなく集塵することができるため、フィルタを用いる場合に生じる圧損の増大を抑制できる。さらに、特許文献１に開示された電気集塵機では、集塵電極板に吸着された粒子を進行波電界によって搬送することで電極から除去する。これにより、特許文献１に開示された電気集塵機では、ユーザによる集塵電極のクリーニング作業を不要にしようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−９９３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、正の帯電を得る条件のコロナ放電において、電離領域では正と負の両方のイオンが生成されており、この領域を通過する粒子は正のみならず負にも帯電してしまう。そのため、特許文献１に開示された電気集塵機では、負に帯電した粒子がダストコレクタの高圧電極板に吸着されてしまう。特許文献１に開示された電気集塵機は、高圧電極板に粒子が吸着されないことを前提として設計されているため、高圧電極板に吸着された粒子は、除去されない。このため、ユーザは、定期的に、高圧電極板をクリーニングする必要がある。
【０００６】
そこで、本発明では、メンテナンス作業を軽減できる電気集塵機、及び、電気集塵機の駆動方法などを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る電気集塵機の一態様は、第一方向に配列された複数の集塵電極要素を備える集塵電極と、第二方向に配列された複数の対向電極要素を備え、前記集塵電極と対向する対向電極と、前記複数の集塵電極要素に所定の電位を印加し、かつ、前記複数の対向電極要素に前記所定の電位より低い電位を印加する集塵電界生成回路と、前記集塵電極及び前記対向電極の各々において進行波を生成させる電位であって、周期的に変動する電位を前記複数の集塵電極要素及び前記複数の対向電極要素の各々に印加する進行波生成回路とを備える。
【０００８】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る換気装置の一態様は、上記電気集塵機を備える。
【０００９】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る空気清浄機の一態様は、上記電気集塵機を備える。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る電気集塵機の駆動方法の一態様は、第一方向に配列された複数の集塵電極要素を備える集塵電極と、第二方向に配列された複数の対向電極要素を備え、前記集塵電極と対向する対向電極を準備する準備ステップと、前記複数の集塵電極要素に所定の電位を印加し、かつ、前記複数の対向電極要素に前記所定の電位より低い電位を印加する集塵ステップと、前記集塵電極及び前記対向電極の各々において進行波を生成させる電位であって、周期的に変動する電位を前記複数の集塵電極要素及び前記複数の対向電極要素の各々に印加する粒子搬送ステップとを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、メンテナンス作業を軽減できる電気集塵機、及び、電気集塵機の駆動方法などを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態に係る電気集塵機の全体構成の概要を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る電気集塵機の全体構成の概要を示す外観斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る集塵電極の概要を示す平面図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る集塵電極及び対向電極の構成を示す断面図である。
【図５】図５は、実施の形態に係る進行波生成回路の回路構成を示す概略回路図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る電気集塵機の駆動方法の概要を示すフローチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、実施の形態に係る電気集塵機の集塵動作における集塵部の動作例の概要を示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施の形態に係る集塵部の粒子搬送動作時の第一のタイミングにおける動作の概要を示す断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、実施の形態に係る集塵部の粒子搬送動作時の第二のタイミングにおける動作の概要を示す断面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、実施の形態に係る集塵部の粒子搬送動作時の第三のタイミングにおける動作の概要を示す断面図である。
【図８】図８は、実施の形態に係る集塵電極要素への印加電位の一例と、集塵電極要素において発生する電界の概要とを示す断面図である。
【図９】図９は、実施の形態に係る進行波生成回路の各出力チャネルに出力される電位波形の一例を示すタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、実施の形態に係る各集塵電極要素に、図９に示される電位を印加した場合における、集塵電極要素間の電位差の波形の一例を示すタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、比較例に係る複数の集塵電極要素への印加電位の一例と、集塵電極要素において発生する電界の概要とを示す断面図である。
【図１２】図１２は、比較例に係る進行波生成回路の各出力チャネルに出力される電位波形の一例を示すタイミングチャートである。
【図１３】図１３は、比較例に係る各集塵電極要素に、図１２に示される電位を印加した場合における、集塵電極要素間の電位差の波形の一例を示すタイミングチャートである。
【図１４】図１４は、実施の形態に係るインバータ回路の回路構成の一例を示す概略回路図である。
【図１５】図１５は、実施の形態に係るインバータ回路から出力される電位波形の一例を示すグラフである。
【図１６Ａ】図１６Ａは、実施の形態に係るインバータ回路の動作モードＭｏｄｅ１における状態を示す概略回路図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、実施の形態に係るインバータ回路の動作モードＭｏｄｅ２における状態を示す概略回路図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、実施の形態に係るインバータ回路の動作モードＭｏｄｅ３における状態を示す概略回路図である。
【図１６Ｄ】図１６Ｄは、実施の形態に係るインバータ回路の動作モードＭｏｄｅ４における状態を示す概略回路図である。
【図１７】図１７は、変形例に係る換気装置の外観図である。
【図１８】図１８は、変形例に係る空気清浄機の外観図である。
【図１９】図１９は、変形例に係るエアコンディショナの外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。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。
【００１４】
なお、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、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１５】
（実施の形態）
［１．全体構成］
まず、実施の形態に係る電気集塵機の全体構成について図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本実施の形態に係る電気集塵機１の全体構成の概要を示すブロック図である。
【００１７】
図２は、本実施の形態に係る電気集塵機１の全体構成の概要を示す外観斜視図である。
【００１８】
なお、図２及び以下で示される図において、集塵電極１０及び対向電極２０の配列方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向に垂直で、互いに直交する二つの方向をＹ軸方向及びＺ軸方向としている。また、Ｚ軸方向は、空気の流れの方向であり、Ｚ軸方向正向きに空気が流れる（図２の矢印参照）。空気は、電気集塵機１の外部に配置された送風機などによって、電気集塵機１の内部に導入される。なお、送風機は電気集塵機１の内部に配置されてもよい。
【００１９】
本実施の形態に係る電気集塵機１は、導入される空気中の粒子の少なくとも一部を除去して、清浄化された空気を吐出する機器である。電気集塵機１は、例えば、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などに設置され、流入する空気中の粒子９０の少なくとも一部を除去して、清浄化された空気を吐出する。図１に示されるように、電気集塵機１は、集塵部２と、帯電部４と、電源回路６と、電位印加回路５とを備える。
【００２０】
［帯電部］
帯電部４は、電気集塵機１に流入する空気中の粒子９０を帯電させる帯電粒子生成部である。図１及び図２に示されるように、帯電部４は、高電位電極３０と低電位電極４０とを備える。帯電部４の高電位電極３０と低電位電極との間で、コロナ放電を発生させることにより、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とによって、正に帯電した帯電粒子９２ｐを生成する。なお、帯電部４は、一部の粒子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９２ｎを生成する。
【００２１】
高電位電極３０は、低電位電極４０より高い電位が印加され、低電位電極４０との間で放電を発生させる電極である。高電位電極３０は、例えばステンレスなどで形成される。本実施の形態では、高電位電極３０は平板状の形状を有し、図２に示されるように、Ｚ軸方向正側に電界を集中させるための鋭角部が形成されている。なお、高電位電極３０の形状は図２に示される例に限定されない。例えば、高電位電極３０は、細線状の形状を有してもよい。
【００２２】
低電位電極４０は、高電位電極３０より低い電位が印加され、高電位電極３０との間で放電を発生させる電極である。低電位電極４０は、例えばステンレス、タングステンなどで形成される。本実施の形態では、低電位電極４０は、図２に示されるように平板状の形状を有する。
【００２３】
高電位電極３０と低電位電極４０との間の距離は、例えば１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。高電位電極３０には、例えば５ｋＶ〜１０ｋＶ程度の電位が印加され、低電位電極４０は接地される。
【００２４】
［集塵部］
集塵部２は、電気集塵機１に流入する空気中の帯電粒子９２ｐ及び帯電粒子９２ｎを除去する帯電粒子除去部である。図２に示されるように、集塵部２は、集塵電極１０及び集塵電極１０に対向する対向電極２０を備える。
【００２５】
集塵電極１０は、正に帯電した帯電粒子９２ｐを吸着させ、かつ、搬送する電極である。また、対向電極２０は、負に帯電した帯電粒子９２ｎを吸着させ、かつ、搬送する電極である。以下、集塵電極１０及び対向電極２０の構成について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２６】
図３は、本実施の形態に係る集塵電極１０の概要を示す平面図である。図３においては、集塵電極１０に吸着された帯電粒子９２ｐ及び集塵電極１０によって搬送された帯電粒子９２ｐが収容される収容部５０も併せて示されている。
【００２７】
図４は、本実施の形態に係る集塵電極１０及び対向電極２０の構成を示す断面図である。図４には、ＸＹ平面に平行な断面が示されている。
【００２８】
図３及び図４に示されるように、集塵電極１０は、第一方向に配列された複数の集塵電極要素１２を備える。本実施の形態では、第一方向とは、図３及び図４のＹ軸方向である。図４に示されるように、集塵電極１０は、基板１４と、基板１４上に設けられた複数の集塵電極要素１２と、基板１４上に設けられ、複数の集塵電極要素１２を覆う絶縁膜１６とを備える。
【００２９】
集塵電極１０は、集塵動作時においては、対向電極２０に対して低電位が印加されることで、正に帯電した帯電粒子９２ｐを吸着させる。一方、粒子搬送動作時においては、各集塵電極要素１２の各々に電位を印加して進行波電界を生成することで、図３に示されるように、集塵動作時に吸着させた帯電粒子９２ｐをＹ軸方向負向きに搬送する。なお、図３においては、搬送した帯電粒子９２ｐを収容部５０に収容する例が示されるが、搬送した帯電粒子９２ｐを外気へ排出してもよい。
【００３０】
基板１４は、集塵電極１０の基材である。基板１４は、例えばセラミックス、ガラスエポキシなどを主成分として含むプリント基板である。
【００３１】
複数の集塵電極要素１２は、集塵電極１０の電極部を構成する導電性部材である。本実施の形態では、複数の集塵電極要素１２は、基板１４上に形成された配線パターンである。複数の集塵電極要素１２は例えば銅などの導電材料を主成分として含む。本実施の形態では、複数の集塵電極要素１２は、線状の形状を有し、各集塵電極要素１２のＹ軸方向の幅は、０．２ｍｍ程度であり、各集塵電極要素１２間の間隔は、０．４ｍｍ程度である。また、各集塵電極要素１２のＺ軸方向の長さ、及び、Ｘ軸方向の厚さは特に限定されない。例えば、各集塵電極要素１２のＺ軸方向の長さは、電気集塵機１に流入される空気の速度などに基づいて適宜決定されればよい。また、各集塵電極要素１２の厚さは、複数の集塵電極要素１２のＹ軸方向の幅、間隔などに基づいて適宜決定されればよい。なお、複数の集塵電極要素１２のＹ軸方向の幅、及び、間隔も上記の寸法に限定されない。複数の集塵電極要素１２に印加される電位などに基づいて適宜決定されてもよい。
【００３２】
絶縁膜１６は、複数の集塵電極要素１２を覆う絶縁部材である。複数の集塵電極要素１２が絶縁膜１６で覆われることにより、帯電粒子９２ｐの電荷が複数の集塵電極要素１２で失われることを抑制する。また、複数の集塵電極要素１２が絶縁膜１６で覆われることにより、各集塵電極要素１２に付着した粒子によって、隣り合う集塵電極要素１２間における短絡を抑制できる。絶縁膜１６を形成する材料としては、公知の絶縁材料の中から適宜選択することができる。
【００３３】
図４に示されるように、対向電極２０は、第二方向に配列された複数の対向電極要素２２を備え、集塵電極１０と対向する。本実施の形態では、第二方向とは、図４のＹ軸方向である。図４に示されるように、対向電極２０は、基板２４と、基板２４上に設けられた複数の対向電極要素２２と、基板２４上に設けられ、複数の対向電極要素２２を覆う絶縁膜２６とを備える。本実施の形態では、複数の対向電極要素２２の配列方向である第二方向は、複数の集塵電極要素１２の配列方向である第一方向と同一方向である。これにより、集塵電極１０と対向電極２０とにおいて、同一方向に帯電粒子を搬送できるため、搬送された帯電粒子をまとめて処分できる。
【００３４】
対向電極２０は、集塵動作時においては、集塵電極１０に対して高電位が印加されることで、負に帯電した帯電粒子９２ｎを吸着させる。一方、粒子搬送動作時においては、各対向電極要素２２の各々に電位を印加して進行波電界を生成することで、集塵電極１０と同様に、集塵動作時に吸着させた帯電粒子９２ｎをＹ軸方向負向きに搬送する。なお、搬送した帯電粒子９２ｎは、収容部５０に収容してもよし、外気へ排出してもよい。
【００３５】
対向電極２０の基板２４、複数の対向電極要素２２及び絶縁膜２６は、それぞれ、集塵電極１０の基板１４、複数の集塵電極要素１２及び絶縁膜１６と同様の構成を有するため、それらの構成の説明を省略する。
【００３６】
［電源回路］
電源回路６は、帯電部４と、電位印加回路５とに電位を印加する回路である。本実施の形態では、帯電部４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。
【００３７】
電源回路６は、例えば商用交流電源などの系統電源（不図示）から電力が供給される。電源回路６は、トランスなどによって、供給された電力の電圧を変換し、当該変換された電圧を出力する。
【００３８】
［電位印加回路］
電位印加回路は、集塵部２の集塵電極１０及び対向電極２０に電位を印加する回路である。図１に示されるように、電位印加回路５は、集塵電界生成回路７と、進行波生成回路８とを備える。
【００３９】
集塵電界生成回路７は、複数の集塵電極要素１２に所定の電位を印加し、かつ、複数の対向電極要素２２に当該所定の電位より低い電位を印加する回路である。
【００４０】
進行波生成回路８は、集塵電極１０及び対向電極２０の各々において進行波を生成させる電位であって、周期的に変動する電位を複数の集塵電極要素１２及び複数の対向電極要素２２の各々に印加する回路である。以下、進行波生成回路８の詳細について図面を用いて説明する。
【００４１】
図５は、本実施の形態に係る進行波生成回路８の回路構成を示す概略回路図である。図５には、進行波生成回路８から電位が印加される集塵電極１０及び対向電極２０も併せて示されている。
【００４２】
図５に示されるように、進行波生成回路８は、集塵電極１０の複数の集塵電極要素１２ａ〜１２ｄ及び対向電極２０の複数の対向電極要素２２ａ〜２２ｄに電位を印加する回路であり、信号発生回路９とインバータ回路８０ａ〜８０ｄとを備える。
【００４３】
複数の集塵電極要素１２ａ〜１２ｄは、それぞれ、複数の集塵電極要素１２のうちインバータ回路８０ａ〜８０ｄから電位が印加される電極である。同様に、複数の対向電極要素２２ａ〜２２ｄは、それぞれ、複数の対向電極要素２２のうちインバータ回路８０ａ〜８０ｄから電位が印加される電極である。複数の集塵電極要素１２は、集塵電極要素１２ａ〜１２ｄを各一つずつ備える集塵電極要素セット毎に一列に配列されている。当該集塵電極要素セット内においては、集塵電極要素１２ａ〜１２ｄが、集塵電極要素１２ａ、集塵電極要素１２ｂ、集塵電極要素１２ｃ及び集塵電極要素１２ｄの順に配列されている。同様に、複数の対向電極要素２２は、対向電極要素２２ａ〜２２ｄを各一つずつ備える対向電極要素セット毎に一列に配列されている。当該対向電極要素セット内においては、対向電極要素２２ａ〜２２ｄが、対向電極要素２２ａ、対向電極要素２２ｂ、対向電極要素２２ｃ及び対向電極要素２２ｄの順に配列されている。  信号発生回路９は、インバータ回路８０ａ〜８０ｄの各々に入力する信号を生成する回路である。信号発生回路９は、インバータ回路８０ａ〜８０ｄの各々に信号を出力することにより、インバータ回路８０ａ〜８０ｄの各々の出力電位と出力タイミングとを決定する回路である。
【００４４】
インバータ回路８０ａ〜８０ｄは、それぞれ、信号発生回路９から入力される信号に基づいた出力電位と出力タイミングとで、複数の集塵電極要素１２ａ〜１２ｄ及び複数の対向電極要素２２ａ〜２２ｄに電位を印加する回路である。インバータ回路８０ａ〜８０ｄは、第一電位、第一電位より高電位の第二電位、及び、第二電位より高電位の第三電位を周期的に印加する。例えば、第一電位として０［Ｖ］、第二電位として８００［Ｖ］、第三電位として１６００［Ｖ］を用いることができる。インバータ回路８０ａ〜８０ｄは、それぞれ、進行波生成回路８の出力チャネルＣＨ１〜ＣＨ４に対応する。インバータ回路８０ａ〜８０ｄの具体的な回路構成については後述する。
【００４５】
［２．駆動方法］
次に、本実施の形態に係る電気集塵機１の駆動方法の概要について図面を用いて説明する。
【００４６】
図６は、本実施の形態に係る電気集塵機１の駆動方法の概要を示すフローチャートである。
【００４７】
図６に示されるように、電気集塵機１において、集塵電極１０及び対向電極２０を準備する（準備ステップ：Ｓ１０）。具体的には、第一方向に配列された複数の集塵電極要素１２を備える集塵電極１０と、第二方向に配列された複数の対向電極要素２２を備え、集塵電極１０と対向する対向電極２０を準備する。
【００４８】
次に、集塵動作が行われる（集塵ステップ：Ｓ２０）。集塵動作においては、複数の集塵電極要素１２に所定の電位を印加し、かつ、複数の対向電極要素２２に当該所定の電位より低い電位を印加する。これにより、空気中の帯電粒子９２ｐ及び帯電粒子９２ｎをそれぞれ、集塵電極１０及び対向電極２０に吸着させる。
【００４９】
続いて、電気集塵機１において、粒子搬送動作が行われる（粒子搬送ステップ：Ｓ３０）。粒子搬送動作においては、集塵電極１０及び対向電極２０の各々において進行波を生成させる電位であって、周期的に変動する電位を複数の集塵電極要素１２及び複数の対向電極要素２２の各々に印加する。これにより、集塵電極１０及び対向電極２０にそれぞれ吸着された帯電粒子９２ｐ及び帯電粒子９２ｎを搬送し、集塵電極１０及び対向電極２０から除去する。
【００５０】
例えば、電気集塵機１を換気システムにおいて用いる場合においては、換気システムを運転している期間に電気集塵機１に集塵動作を行わせて、換気システムを停止させている期間に電気集塵機１に粒子搬送動作を行わせる。
【００５１】
粒子搬送動作が終了すれば、再度、集塵動作及び粒子搬送動作が繰り返される。
【００５２】
以下、集塵動作及び粒子搬送動作について詳述する。
【００５３】
［集塵動作］
電気集塵機１は、集塵動作においては、帯電部４の高電位電極３０及び低電位電極４０には、それぞれ電源回路６から高電位及び低電位が印加される。低電位電極４０は、例えば接地されてもよい。これにより、帯電部４においてコロナ放電を発生させて、帯電部４に流入する空気中の粒子９０を正又は負に帯電させる。
【００５４】
帯電部４で帯電した帯電粒子９２ｐ及び帯電粒子９２ｎは、集塵部２に導入される。以下、集塵動作における集塵部２の動作について、図面を用いて説明する。
【００５５】
図７Ａは、本実施の形態に係る電気集塵機１の集塵動作における集塵部２の動作例の概要を示す断面図である。
【００５６】
集塵部２における集塵電極１０の複数の集塵電極要素１２には集塵電界生成回路７から低電位が印加され、対向電極２０の複数の対向電極要素２２には、集塵電界生成回路７から高電位が印加される。図７Ａに示される例では、集塵電極１０の複数の集塵電極要素１２ａ〜１２ｄには、電位０［Ｖ］が印加され、対向電極２０の複数の対向電極要素２２ａ〜２２ｄには、電位＋Ｖｐ（Ｖｐ＞０）が印加されている。これにより、集塵部２に導入された正に帯電した帯電粒子９２ｐ及び負に帯電した帯電粒子９２ｎは、それぞれ集塵電極１０及び対向電極２０に吸着される。
【００５７】
以上のように、集塵動作時には、集塵電極１０及び対向電極２０に帯電粒子９２ｐ及び帯電粒子９２ｎが吸着される。
【００５８】
［粒子搬送動作］
電気集塵機１は、粒子搬送動作においては、帯電部４においてコロナ放電を発生させなくてもよい。つまり、高電位電極３０及び低電位電極４０には、それぞれ高電位及び低電位が印加されなくてもよい。例えば、高電位電極３０及び低電位電極４０は接地されていてもよい。
【００５９】
また、集塵部２において、集塵電極１０の複数の集塵電極要素１２及び対向電極２０の複数の対向電極要素２２の各々には、進行波生成回路８から電位が印加される。本実施の形態では、進行波生成回路８は、複数の集塵電極要素１２及び複数の対向電極要素２２の各々に、第一電位、第一電位より高電位の第二電位、及び、第二電位より高電位の第三電位を周期的に印加する。そして、進行波生成回路８は、複数の集塵電極要素１２のうち第二電位が印加されている集塵電極要素１２と隣り合う二つの集塵電極要素１２のうちの一方には第一電位を印加し、他方には第三電位を印加する。同様に、進行波生成回路８は、複数の対向電極要素２２のうち第二電位が印加されている対向電極要素２２と隣り合う二つの対向電極要素２２のうちの一方には第一電位を印加し、他方には第三電位を印加する。
【００６０】
進行波生成回路８によって、以上のように集塵電極１０及び対向電極２０に電位が印加される場合の動作について図面を用いて説明する。
【００６１】
図７Ｂは、本実施の形態に係る集塵部２の粒子搬送動作時の第一のタイミングにおける動作の概要を示す断面図である。
【００６２】
図７Ｃは、本実施の形態に係る集塵部２の粒子搬送動作時の第二のタイミングにおける動作の概要を示す断面図である。
【００６３】
図７Ｄは、本実施の形態に係る集塵部２の粒子搬送動作時の第三のタイミングにおける動作の概要を示す断面図である。
【００６４】
本実施の形態では、図７Ｂ〜図７Ｄに示されるように、複数の集塵電極要素１２ａ〜１２ｄ及び複数の対向電極要素２２ａ〜２２ｄの各々には、０［Ｖ］、＋Ｖａ［Ｖ］及び＋２Ｖａ［Ｖ］（Ｖａ＞０）の電位が周期的に繰り返し印加される。これにより、集塵電極１０及び対向電極２０は、帯電粒子９２ｐ及び帯電粒子９２ｎを搬送する進行波電界を生成することができる。
【００６５】
具体的には、まず、第一のタイミングにおいて、図７Ｂに示されるように、進行波生成回路８の出力チャネルＣＨ１〜ＣＨ４からは、それぞれ、＋２Ｖａ［Ｖ］、＋Ｖａ［Ｖ］、０［Ｖ］及び＋Ｖａ［Ｖ］の電位が出力される。つまり、集塵電極要素１２ａ〜１２ｄには、それぞれ＋２Ｖａ［Ｖ］、＋Ｖａ［Ｖ］、０［Ｖ］及び＋Ｖａ［Ｖ］の電位が印加される。また、対向電極要素２２ａ〜２２ｄには、それぞれ＋２Ｖａ［Ｖ］、＋Ｖａ［Ｖ］、０［Ｖ］及び＋Ｖａ［Ｖ］の電位が印加される。
【００６６】
これにより、複数の集塵電極要素１２ａ〜１２ｄの周辺においてＹ軸方向の電界が発生する（図７Ｂの破線の矢印参照）。集塵電極１０の集塵電極要素１２ａと集塵電極要素１２ｂとの間、及び、集塵電極要素１２ｂと集塵電極要素１２ｃとの間に位置する帯電粒子９２ｐは、Ｙ軸方向負向きに搬送される。一方、集塵電極１０の集塵電極要素１２ｃと集塵電極要素１２ｄとの間、及び、集塵電極要素１２ｄと集塵電極要素１２ａとの間に位置する帯電粒子９２ｐは、Ｙ軸方向正向きに搬送される。
【００６７】
同様に、複数の対向電極要素２２ａ〜２２ｄの周辺においてＹ軸方向の電界が発生する（図７Ｂの破線の矢印参照）。対向電極２０の対向電極要素２２ａと対向電極要素２２ｂとの間、及び、対向電極要素２２ｂと対向電極要素２２ｃとの間に位置する帯電粒子９２ｎは、Ｙ軸方向正向き負向きに搬送される。なお、負に帯電した帯電粒子９２ｎは、正に帯電した帯電粒子９２ｐと逆向きの力を受ける。一方、対向電極２０の対向電極要素２２ｃと対向電極要素２２ｄとの間、及び、対向電極要素２２ｄと対向電極要素２２ａとの間に位置する帯電粒子９２ｎは、Ｙ軸方向負向きに搬送される。
【００６８】
次に、第二のタイミングにおいて、図７Ｃに示されるように、進行波生成回路８の出力チャネルＣＨ１〜ＣＨ４からは、それぞれ、＋Ｖａ［Ｖ］、＋２Ｖａ［Ｖ］、＋Ｖａ［Ｖ］及び０［Ｖ］の電位が出力される。つまり、集塵電極要素１２ａ〜１２ｄには、それぞれ＋Ｖａ［Ｖ］、＋２Ｖａ［Ｖ］、＋Ｖａ［Ｖ］及び０［Ｖ］の電位が印加される。また、対向電極要素２２ａ〜２２ｄには、それぞれ＋Ｖａ［Ｖ］、＋２Ｖａ［Ｖ］、＋Ｖａ［Ｖ］及び０［Ｖ］の電位が印加される  これにより、第一のタイミングと同様に、複数の集塵電極要素１２ａ〜１２ｄの周辺においてＹ軸方向の電界が発生する（図７Ｃの破線の矢印参照）。ただし、電界は、Ｙ軸方向負向きに進行している。集塵電極１０の集塵電極要素１２ａと集塵電極要素１２ｂとの間、及び、集塵電極要素１２ｄ集塵電極要素１２ａとの間に位置する帯電粒子９２ｐは、Ｙ軸方向正向きに搬送される。一方、集塵電極１０の集塵電極要素１２ｂと集塵電極要素１２ｃとの間、及び、集塵電極要素１２ｃと集塵電極要素１２ｄとの間に位置する帯電粒子９２ｐは、Ｙ軸方向負向きに搬送される。例えば、第一のタイミングでＹ軸方向正向きに搬送された帯電粒子９２ｐの少なくとも一部は、第二タイミングでＹ軸方向負向きに搬送される。
【００６９】
同様に、複数の対向電極要素２２ａ〜２２ｄの周辺においてＹ軸方向の電界が発生する（図７Ｃの破線の矢印参照）。対向電極２０の対向電極要素２２ａと対向電極要素２２ｂとの間、及び、対向電極要素２２ｄと対向電極要素２２ａとの間に位置する帯電粒子９２ｎは、Ｙ軸方向負向きに搬送される。一方、対向電極２０の対向電極要素２２ｂと対向電極要素２２ｃとの間、及び、対向電極要素２２ｃと対向電極要素２２ｄとの間に位置する帯電粒子９２ｎは、Ｙ軸方向正向きに搬送される。例えば、第一のタイミングでＹ軸方向正向きに搬送された帯電粒子９２ｎの少なくとも一部は、第二タイミングでＹ軸方向負向きに搬送される。
【００７０】
次に、第三のタイミングにおいて、図７Ｄに示されるように、進行波生成回路８の出力チャネルＣＨ１〜ＣＨ４からは、それぞれ、０［Ｖ］、＋Ｖａ［Ｖ］、＋２Ｖａ［Ｖ］及び＋Ｖａ［Ｖ］の電位が出力される。つまり、集塵電極要素１２ａ〜１２ｄには、それぞれ０［Ｖ］、＋Ｖａ［Ｖ］、＋２Ｖａ［Ｖ］及び＋Ｖａ［Ｖ］の電位が印加される。また、対向電極要素２２ａ〜２２ｄには、それぞれ、０［Ｖ］、＋Ｖａ［Ｖ］、＋２Ｖａ［Ｖ］及び＋Ｖａ［Ｖ］の電位が出力される。これにより、第一及び第二のタイミングと同様に、複数の集塵電極要素１２ａ〜１２ｄの周辺においてＹ軸方向の電界が発生する（図７Ｄの破線の矢印参照）。ただし、電界は、Ｙ軸方向負向きに進行している。集塵電極１０の集塵電極要素１２ａと集塵電極要素１２ｂとの間、及び、集塵電極要素１２ｂ集塵電極要素１２ｃとの間に位置する帯電粒子９２ｐは、Ｙ軸方向正向きに搬送される。一方、集塵電極１０の集塵電極要素１２ｃと集塵電極要素１２ｄとの間、及び、集塵電極要素１２ｄと集塵電極要素１２ａとの間に位置する帯電粒子９２ｐは、Ｙ軸方向負向きに搬送される。例えば、第二のタイミングでＹ軸方向正向きに搬送された帯電粒子９２ｐの少なくとも一部は、第三タイミングでＹ軸方向負向きに搬送される。
【００７１】
同様に、複数の対向電極要素２２ａ〜２２ｄの周辺においてＹ軸方向の電界が発生する（図７Ｄの破線の矢印参照）。対向電極２０の対向電極要素２２ａと対向電極要素２２ｂとの間、及び、対向電極要素２２ｂと対向電極要素２２ｃとの間に位置する帯電粒子９２ｎは、Ｙ軸方向負向きに搬送される。一方、対向電極２０の対向電極要素２２ｃと対向電極要素２２ｄとの間、及び、対向電極要素２２ｄと対向電極要素２２ａとの間に位置する帯電粒子９２ｎは、Ｙ軸方向正向きに搬送される。例えば、第二のタイミングでＹ軸方向正向きに搬送された帯電粒子９２ｎの少なくとも一部は、第三タイミングでＹ軸方向負向きに搬送される。
【００７２】
以上のように、集塵電極１０及び対向電極２０において、それぞれ、帯電粒子９２ｐ及び帯電粒子９２ｎを進行波とともにＹ軸方向負向きに搬送することができる。このため、対向電極２０に吸着された負に帯電した帯電粒子９２ｎについても、自動的に、対向電極２０から除去することができる。したがって、電気集塵機１のメンテナンス作業を低減することができる。
【００７３】
続いて、以上に述べた、本実施の形態に係る集塵電極要素１２ａ〜１２ｄ及び対向電極要素２２ａ〜２２ｄに印加される電位の時間変化について、図面を用いて説明する。なお、集塵電極要素１２ａ〜１２ｄに印加される電位と、対向電極要素２２ａ〜２２ｄに印加される電位とは同様であるため、以下では集塵電極要素１２ａ〜１２ｄに印加される電位だけを説明する。
【００７４】
図８は、本実施の形態に係る集塵電極要素１２ａ〜１２ｄへの印加電位の一例と、集塵電極要素１２ａ〜１２ｄにおいて発生する電界の概要とを示す断面図である。図８には、隣り合う集塵電極要素間の電位差Ｖ１〜Ｖ４も併せて示されている。なお、電位差Ｖ１は、集塵電極要素１２ｂと集塵電極要素１２ａとの間の電位差を、電位差Ｖ２は、集塵電極要素１２ｃと集塵電極要素１２ｂとの間の電位差を、電位差Ｖ３は、集塵電極要素１２ｄと集塵電極要素１２ｃとの間の電位差を、電位差Ｖ４は、集塵電極要素１２ａと集塵電極要素１２ｄとの間の電位差を、それぞれ表す。図８に示される例は、図７Ｂに示される第一のタイミングにおける電位印加動作と同様である。
【００７５】
ここで、進行波電界を生成するために、進行波生成回路８の出力チャネルＣＨ１〜ＣＨ４に出力させる電位の時間変化について、図面を用いて説明する。
【００７６】
図９は、本実施の形態に係る進行波生成回路８の各出力チャネルに出力される電位波形の一例を示すタイミングチャートである。
【００７７】
図１０は、本実施の形態に係る各集塵電極要素に、図９に示される電位を印加した場合における、集塵電極要素間の電位差の波形の一例を示すタイミングチャートである。
【００７８】
なお、図８に示される集塵電極要素１２ａ〜１２ｄへの電位印加状態は、図９及び図１０の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの状態に対応する。
【００７９】
図９に示されるように、進行波生成回路８は、各出力チャネルから、集塵電極要素１２ａ〜１２ｄの各々に、第一電位（０［Ｖ］）、第二電位（＋Ｖａ［Ｖ］）、第三電位（＋２Ｖａ［Ｖ］）、第二電位（＋Ｖａ［Ｖ］）、第一電位（０［Ｖ］）の順に周期的に電位を印加する。このように、進行波生成回路８は、四つの電位位相からなる周期的な電位を印加している。また、各電位が印加される期間は等しい。つまり、図９に示されるように、四つの電位位相とも９０度（＝３６０度／４位相）の位相角に相当する期間にわたって印加される。
【００８０】
図９に示されるような電位を各集塵電極要素に印加する場合、図１０に示されるように、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間においては、電位差Ｖ１及びＶ２が正（＋Ｖａ［Ｖ］）となる。つまり、帯電粒子９２ｐをＹ軸方向負向きに搬送できるＹ軸方向負向きの電界は、集塵電極要素１２ａから集塵電極要素１２ｃまでの範囲に生成される。また、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間においては、電位差Ｖ２及びＶ３が正（＋Ｖａ［Ｖ］）となる。つまり、Ｙ軸方向負向きの電界は、集塵電極要素１２ｂから集塵電極要素１２ｄまでの範囲に生成される。また、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間においては、電位差Ｖ３及びＶ４が正（＋Ｖａ［Ｖ］）となる。つまり、Ｙ軸方向負向きの電界は、集塵電極要素１２ｂから集塵電極要素１２ｄまでの範囲に生成される。
【００８１】
以上のように、帯電粒子９２ｐをＹ軸方向負向きに搬送できるＹ軸方向負向きの電界は、集塵電極要素１２ａから集塵電極要素１２ｃまでの範囲からＹ軸方向負向きに進行する。これにより、帯電粒子９２ｐを進行波電界に合わせてＹ軸方向負向きに搬送することができる。
【００８２】
また、進行波生成回路８は、集塵電極要素１２ａ〜１２ｄのうち第二電位（＋Ｖａ［Ｖ］）が印加されている集塵電極要素１２ｂと隣り合う二つの集塵電極要素１２ａ及び１２ｃのうち集塵電極要素１２ｃには第一電位（０［Ｖ］）を印加し、集塵電極要素１２ａには第三電位（＋２Ｖａ［Ｖ］）を印加する。つまり、集塵電極要素１２ｂに印加される第二電位は、集塵電極要素１２ｂと隣り合う集塵電極要素１２ａに印加される第三電位より低く、集塵電極要素１２ｃに印加される第一電位より高い。このため、集塵電極要素１２ｂにおいては、集塵電極要素１２ａ及び１２ｃに印加される電位によって電位勾配が生成される。つまり、集塵電極要素１２ｂの上面（Ｘ軸方向負側の面）の上方におけるＹ軸方向の電界強度が増大される。したがって、本実施の形態では、集塵電極要素１２ｂの上面における、帯電粒子９２ｐをＹ軸方向負向きに搬送するための静電気力を増大させることができる。これにより、本実施の形態では、集塵電極要素１２ｂ上に留まる帯電粒子９２ｐを低減することができる。また、電界はＹ軸方向負向きに進行するため、他の集塵電極要素１２ａ、１２ｃ及び１２ｄにおいても、同様に、電極上に留まる帯電粒子９２ｐを低減することができる。以上のように、本実施の形態では、集塵電極１０に吸着された帯電粒子９２ｐを除去する能力を向上させることができる。なお、以上では、集塵電極１０について説明したが、対向電極２０においても同様の効果が奏される。
【００８３】
ここで、本実施の形態に係る電気集塵機１の効果について、比較例に係る電気集塵機と比較しながら説明する。比較例に係る電気集塵機は、進行波生成回路の構成において、本実施の形態に係る電気集塵機１と相違し、その他の構成において一致する。以下、比較例に係る進行波生成回路による電位印加構成について図面を用いて説明する。
【００８４】
図１１は、比較例に係る集塵電極要素１２ａ〜１２ｄへの印加電位の一例と、集塵電極要素１２ａ〜１２ｄにおいて発生する電界の概要とを示す断面図である。図１１には、隣り合う集塵電極要素間の電位差Ｖ１〜Ｖ４も併せて示されている。
【００８５】
図１２は、比較例に係る進行波生成回路の各出力チャネルに出力される電位波形の一例を示すタイミングチャートである。
【００８６】
図１３は、比較例に係る各集塵電極要素に、図１２に示される電位を印加した場合における、集塵電極要素間の電位差の波形の一例を示すタイミングチャートである。
【００８７】
なお、図１１に示される集塵電極要素１２ａ〜１２ｄへの電位印加状態は、図１２及び図１３の時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの状態に対応する。
【００８８】
図１１〜図１３に示される比較例においても、本実施の形態と同様に、図１１のＹ軸方向負向きに帯電粒子９２ｐを搬送する例が示されている。
【００８９】
図１１に示されるように、比較例に係る進行波生成回路の出力チャネルＣＨ１及びＣＨ２からは、第二電位の一例である＋Ｖａ［Ｖ］の電位が、集塵電極要素１２ａ及び１２ｂにそれぞれ印加される。出力チャネルＣＨ３及びＣＨ４からは、第一電位の一例である０［Ｖ］の電位が、集塵電極要素１２ｃ及び１２ｄにそれぞれ印加される。
【００９０】
図１１に示される例では、集塵電極要素１２ｂから集塵電極要素１２ｃまでの範囲において、Ｙ軸方向負向きの電界を生成することができる。この電界により、帯電粒子９２ｐをＹ軸方向負向きに搬送することできる。比較例においても本実施の形態と同様に、電位差Ｖ１〜Ｖ４のうち、電位差が負である電極間において、帯電粒子９２ｐをＹ軸方向負向きに搬送することができる。さらに、集塵電極要素１２ａ〜１２ｄの各々に、出力チャネルＣＨ１〜ＣＨ４から、図１２に示されるような電位を印加することによって、電界をＹ軸方向負向きに移動させる。この場合、図１３に示されるように、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間においては、電位差Ｖ２が正（＋Ｖａ［Ｖ］）となる。つまり、帯電粒子９２ｐをＹ軸方向負向きに搬送できるＹ軸方向負向きの電界は、集塵電極要素１２ｂから集塵電極要素１２ｃまでの範囲に生成される。また、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの期間においては、電位差Ｖ３が正（＋Ｖａ［Ｖ］）となる。つまり、Ｙ軸方向負向きの電界は、集塵電極要素１２ｃから集塵電極要素１２ｄまでの範囲に生成される。また、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間においては、電位差Ｖ４が正（＋Ｖａ［Ｖ］）となる。つまり、Ｙ軸方向負向きの電界は、集塵電極要素１２ｄから集塵電極要素１２ａまでの範囲に生成される。
【００９１】
このように進行波電界を生成して、帯電粒子９２ｐをＹ軸方向負向きの電界に合わせて搬送することができる。しかしながら、比較例に係る電気集塵機においては、集塵電極要素１２ａ〜１２ｄ上におけるＹ軸方向負向きの電界が弱い。本実施の形態に係る集塵電極要素１２ａ〜１２ｄにおいては、比較例に係る集塵電極要素１２ａ〜１２ｄよりも、強いＹ軸方向負向きの電界を生成することができる。これにより、本実施の形態では、集塵電極１０に吸着された帯電粒子９２ｐを除去する能力を向上させることができる。
【００９２】
［３．インバータ回路の回路構成］
次に、本実施の形態に係る進行波生成回路８におけるインバータ回路８０ａ〜８０ｄの具体的な回路構成について説明する。
【００９３】
図１４は、本実施の形態に係るインバータ回路８０の回路構成の一例を示す概略回路図である。
【００９４】
インバータ回路８０ａ〜８０ｄは、いずれも図１４に示されるインバータ回路８０と同一の回路構成を有する。
【００９５】
図１４に示されるように、インバータ回路８０は、電源回路６から直流電圧が印加され、第一電位、第一電位より高電位の第二電位、及び、第二電位より高電位の第三電位を周期的に出力端子８９に印加する。
【００９６】
インバータ回路８０は、主に、スイッチング素子８１〜８４と、ダイオード８６と、コンデンサ８８とを備える。
【００９７】
インバータ回路８０は、二つのハーフブリッジ回路と、当該二つのハーフブリッジ回路を接続するチャージポンプ回路とを備える。より詳しくは、インバータ回路８０は、スイッチング素子８１及び８２から構成される前段のハーフブリッジ回路と、スイッチング素子８３及び８４から構成される後段のハーフブリッジ回路とを備える。また、ダイオード８６及びコンデンサ８８から構成されるチャージポンプ回路によって、これらのハーフブリッジ回路が接続されている。
【００９８】
スイッチング素子８１〜８４は、入力される信号に基づいてオン状態及びオフ状態に切り替えられる素子である。本実施の形態では、スイッチング素子８１〜８４として、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が用いられる。
【００９９】
スイッチング素子８１は、ドレイン端子がノードＮ１に接続され、ソース端子がスイッチング素子８２のドレイン端子及びコンデンサ８８の一方の電極にノードＮ３において接続される。なお、ノードＮ１には、ダイオード８６のアノード電極が接続され、電源回路６から高電位が印加される。また、ゲート端子には、図１７に示されるゲート駆動部８５から駆動信号Ｓ１が入力される。
【０１００】
スイッチング素子８２は、ドレイン端子がノードＮ３に接続され、ソース端子が接地される。また、ゲート端子には、図１７に示されるゲート駆動部８５と同様のゲート駆動回路から駆動信号Ｓ２が入力される。
【０１０１】
スイッチング素子８３は、ドレイン端子が、ダイオード８６のカソード電極及びコンデンサ８８の他方の電極とノードＮ２において接続され、ソース端子が出力端子８９に接続される。また、ゲート端子には、図１７に示されるゲート駆動部８５と同様のゲート駆動回路から駆動信号Ｓ３が入力される。
【０１０２】
スイッチング素子８４は、ドレイン端子が出力端子８９に接続され、ソース端子がノードＮ３に接続される。また、ゲート端子には、図１７に示されるゲート駆動部８５と同様のゲート駆動回路から駆動信号Ｓ４が入力される。
【０１０３】
ゲート駆動部８５は、スイッチング素子８１のゲート端子に駆動信号Ｓ１を入力する駆動信号生成回路である。ゲート駆動部８５は、主に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１８０と、ゲートドライバ１８２とを備える。
【０１０４】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１８０は、ゲート駆動部８５のＨレベルの出力信号を生成するための回路である。本実施の形態に係るインバータ回路８０は、ハーフブリッジ回路を備えるため、ハイサイドのスイッチング素子８１及び８３を駆動するために、フローティング電源が必要となる。また、インバータ回路８０の駆動周波数は、１Ｈｚ程度と比較的低いため、各スイッチング素子がオン状態であるときに、電源電圧が降下するおそれがある。そこで、電源電圧の低下を抑制できるフローティング電源として、トランスを用いた絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ１８０を用いている。
【０１０５】
ゲートドライバ１８２は、信号発生回路９から入力される信号に基づいてゲート端子に入力する駆動信号を生成する回路である。本実施の形態では、ゲートドライバ１８２は、絶縁型ゲートドライバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。本実施の形態では、インバータ回路８０において、１Ｈｚ程度の低い周波数で高電圧が印加されることから、フォトカプラ方式の絶縁型ゲートドライバＩＣが用いられる。ゲートドライバ１８２は、端子Ｔ１〜Ｔ６を備える。端子Ｔ１には、直流電位５Ｖが印加される。端子Ｔ３には、信号発生回路９からの信号が入力される。信号発生回路９から入力されるＨレベル（＋５Ｖ）及びＬレベル（０［Ｖ］）の信号に基づいて、端子Ｔ５から駆動信号が出力される。
【０１０６】
［４．インバータ回路の動作］
続いて、図１４に示されるインバータ回路８０の動作について図面を用いて説明する。
【０１０７】
図１５は、本実施の形態に係るインバータ回路８０から出力される電位波形の一例を示すグラフである。
【０１０８】
図１５に示されるように、インバータ回路８０は、四つの動作モードＭｏｄｅ１〜Ｍｏｄｅ４を繰り返す。インバータ回路８０は、動作モードＭｏｄｅ１においては０［Ｖ］の電位を出力し、動作モードＭｏｄｅ２においては＋Ｖａ［Ｖ］の電位を出力し、動作モードＭｏｄｅ３においては＋２Ｖａ［Ｖ］の電位を出力し、動作モードＭｏｄｅ４においては＋Ｖａ［Ｖ］の電位を出力する。
【０１０９】
以下、インバータ回路８０の各動作モードについて図面を用いて説明する。
【０１１０】
［Ｍｏｄｅ１］
まず、インバータ回路８０の動作モードＭｏｄｅ１について図面を用いて説明する。
【０１１１】
図１６Ａは、本実施の形態に係るインバータ回路８０の動作モードＭｏｄｅ１における状態を示す概略回路図である。
【０１１２】
図１６Ａに示されるように、動作モードＭｏｄｅ１においては、各ゲート駆動部８５から、スイッチング素子８１及び８３の各ゲート端子にＬレベルの駆動信号が入力され、スイッチング素子８１及び８３はオフ状態に維持される。また、各ゲート駆動部８５から、スイッチング素子８２及び８４の各ゲート端子にＨレベルの駆動信号が入力され、スイッチング素子８２及び８４はオン状態に維持される。
【０１１３】
これにより、出力端子８９は、接地電位０［Ｖ］と同電位となる。一方、コンデンサ８８には、電源回路６の出力電位＋Ｖａ［Ｖ］が印加される。これにより、コンデンサ８８には、ノードＮ３の電位を基準として、＋Ｖａ［Ｖ］の電位が印加されるまで充電される。
【０１１４】
［Ｍｏｄｅ２］
続いて、インバータ回路８０の動作モードＭｏｄｅ２について図面を用いて説明する。
【０１１５】
図１６Ｂは、本実施の形態に係るインバータ回路８０の動作モードＭｏｄｅ２における状態を示す概略回路図である。
【０１１６】
図１６Ｂに示されるように、動作モードＭｏｄｅ２においては、各ゲート駆動部８５から、スイッチング素子８１及び８４の各ゲート端子にＬレベルの駆動信号が入力され、スイッチング素子８１及び８４はオフ状態に維持される。また、各ゲート駆動部８５から、スイッチング素子８２及び８３の各ゲート端子にＨレベルの駆動信号が入力され、スイッチング素子８２及び８３はオン状態に維持される。
【０１１７】
これにより、出力端子８９には、電源回路６の出力電位＋Ｖａ［Ｖ］が印加される。
【０１１８】
［Ｍｏｄｅ３］
続いて、インバータ回路８０の動作モードＭｏｄｅ３について図面を用いて説明する。
【０１１９】
図１６Ｃは、本実施の形態に係るインバータ回路８０の動作モードＭｏｄｅ３における状態を示す概略回路図である。
【０１２０】
図１６Ｃに示されるように、動作モードＭｏｄｅ３においては、各ゲート駆動部８５から、スイッチング素子８１及び８３の各ゲート端子にＨレベルの駆動信号が入力され、スイッチング素子８１及び８３はオン状態に維持される。また、各ゲート駆動部８５から、スイッチング素子８２及び８４の各ゲート端子にＬレベルの駆動信号が入力され、スイッチング素子８２及び８４はオフ状態に維持される。
【０１２１】
以上のように、スイッチング素子８１がオン状態に維持されることにより、ノードＮ３の電位が電源回路６の出力電位＋Ｖａ［Ｖ］になる。そして、スイッチング素子８３がオン状態となることにより、ノードＮ３の電位＋Ｖａ［Ｖ］とコンデンサ８８に印加されていた電位＋Ｖａ［Ｖ］とが足し合わされた電位＋２Ｖａ［Ｖ］が、出力端子８９に印加される。なお、このとき、ダイオード８６により、電源回路６への電流の逆流が防止される。
【０１２２】
［Ｍｏｄｅ４］
続いて、インバータ回路８０の動作モードＭｏｄｅ４について図面を用いて説明する。
【０１２３】
図１６Ｄは、本実施の形態に係るインバータ回路８０の動作モードＭｏｄｅ４における状態を示す概略回路図である。
【０１２４】
図１６Ｄに示されるように、動作モードＭｏｄｅ４においては、各ゲート駆動部８５から、スイッチング素子８１及び８４の各ゲート端子にＨレベルの駆動信号が入力され、スイッチング素子８１及び８４はオン状態に維持される。また、各ゲート駆動部８５から、スイッチング素子８２及び８３の各ゲート端子にＬレベルの駆動信号が入力され、スイッチング素子８２及び８３はオフ状態に維持される。
【０１２５】
以上のように、スイッチング素子８１がオン状態に維持されることにより、ノードＮ３の電位が電源回路６の出力電位＋Ｖａ［Ｖ］になる。そして、スイッチング素子８４がオン状態となることにより、出力端子８９には、ノードＮ３の電位と同じく電源回路６の出力電位＋Ｖａ［Ｖ］が印加される。
【０１２６】
以上のように、インバータ回路８０は、動作モードＭｏｄｅ１〜Ｍｏｄｅ４を繰り返すことにより、図１５に示されるような電位波形を出力することができる。つまり、進行波生成回路８は、第一電位（０［Ｖ］）と、電源回路６から印加される第二電位（＋Ｖａ［Ｖ］）と、第二電位の約２倍の第三電位（＋２Ｖａ［Ｖ］）とを出力することができる。
【０１２７】
［５．効果など］
以上のように、本実施の形態に係る電気集塵機１は、第一方向に配列された複数の集塵電極要素１２を備える集塵電極１０と、第二方向に配列された複数の対向電極要素２２を備え、集塵電極１０と対向する対向電極２０とを備える。電気集塵機１は、さらに、複数の集塵電極要素１２に所定の電位を印加し、かつ、複数の対向電極要素２２に所定の電位より低い電位を印加する集塵電界生成回路７を備える。電気集塵機１は、さらに、集塵電極１０及び対向電極２０の各々において進行波を生成させる電位であって、周期的に変動する電位を複数の集塵電極要素１２及び複数の対向電極要素２２の各々に印加する進行波生成回路８を備える。
【０１２８】
これにより、集塵電界生成回路７によって集塵電極１０及び対向電極２０に電位を印加することで、集塵電極１０と対向電極２０との間に流入した正に帯電した帯電粒子９２ｐ及び負に帯電した帯電粒子９２ｎは、それぞれ、集塵電極１０及び対向電極２０に吸着される。このため、正に帯電した帯電粒子９２ｐ及び負に帯電した帯電粒子９２ｎをいずれも収集することができる。また、集塵電極１０及び対向電極２０の各々において、進行波を生成することができるため、収集された粒子を各電極から搬送して除去することができる。つまり、各電極を自動的に清掃することができるため、メンテナンス作業を低減することができる。
【０１２９】
また、電気集塵機１において、第一方向は、第二方向と同一方向であってもよい。
【０１３０】
これにより、集塵電極１０と対向電極２０とにおいて、同一方向に帯電粒子９２ｐ及び帯電粒子９２ｎを搬送できるため、搬送された帯電粒子９２ｐ及び帯電粒子９２ｎをまとめて処分できる。
【０１３１】
また、電気集塵機１において、進行波生成回路８は、複数の対向電極要素２２の各々に、第一電位、第一電位より高電位の第二電位、及び、第二電位より高電位の第三電位を周期的に印加してもよい。ここで、進行波生成回路８は、複数の対向電極要素２２のうち第二電位が印加されている対向電極要素２２と隣り合う二つの対向電極要素２２のうちの一方には第一電位を印加し、他方には第三電位を印加してもよい。
【０１３２】
これにより、複数の対向電極要素２２の集塵電極１０側において、第二方向（Ｙ軸方向）における電界が生成される。このため、帯電粒子９２ｎを第二方向に搬送する力を増大させることができる。したがって、対向電極２０に吸着された帯電粒子９２ｎを除去する能力を向上させることができる。
【０１３３】
また、電気集塵機１において、進行波生成回路８は、複数の対向電極要素２２の各々に、第一電位、第二電位、第三電位、第二電位、第一電位の順に周期的に電位を印加してもよい。
【０１３４】
これにより、対向電極２０において、進行波電界を生成することができるため、帯電粒子９２ｎを進行波電界とともに搬送することができる。
【０１３５】
また、電気集塵機１において、進行波生成回路８は、複数の集塵電極要素１２の各々に、第一電位、第一電位より高電位の第二電位、及び、第二電位より高電位の第三電位を周期的に印加してもよい。ここで、進行波生成回路８は、複数の集塵電極要素１２のうち第二電位が印加されている集塵電極要素１２と隣り合う二つの集塵電極要素１２のうちの一方には第一電位を印加し、他方には第三電位を印加してもよい。
【０１３６】
これにより、複数の集塵電極要素１２の対向電極２０側において、第二方向（Ｙ軸方向）における電界が生成される。このため、帯電粒子９２ｐを第二方向に搬送する力を増大させることができる。したがって、集塵電極１０に吸着された帯電粒子９２ｐを除去する能力を向上させることができる。
【０１３７】
また、電気集塵機１において、進行波生成回路８は、二つのハーフブリッジ回路と、二つのハーフブリッジ回路を接続するチャージポンプ回路とを備えてもよい。
【０１３８】
これにより、進行波生成回路８は、第一電位（０［Ｖ］）と、電源回路６から印加される第二電位（＋Ｖａ［Ｖ］）と、第二電位の約２倍の第三電位（＋２Ｖａ［Ｖ］）とを出力することができる。
【０１３９】
また、電気集塵機１において、対向電極２０は、複数の対向電極要素２２を覆う絶縁膜２６をさらに備えてもよい。
【０１４０】
これにより、帯電粒子９２ｎが複数の対向電極要素２２に吸着される際に、電荷を失うことが抑制されるため、帯電粒子９２ｎを進行波電界によって搬送することができる。また、複数の対向電極要素２２が絶縁膜２６で覆われることにより、各対向電極要素２２に付着した粒子によって、隣り合う対向電極要素２２間における短絡を抑制できる。
【０１４１】
また、電気集塵機１の駆動方法は、第一方向に配列された複数の集塵電極要素１２を備える集塵電極１０と、第二方向に配列された複数の対向電極要素２２を備え、集塵電極１０と対向する対向電極２０を準備する準備ステップを含む。当該駆動方法は、さらに、複数の集塵電極要素１２に所定の電位を印加し、かつ、複数の対向電極要素２２に所定の電位より低い電位を印加する集塵ステップを含む。当該駆動方法は、さらに、集塵電極１０及び対向電極２０の各々において進行波を生成させる電位であって、周期的に変動する電位を複数の集塵電極要素１２及び複数の対向電極要素２２の各々に印加する粒子搬送ステップを含む。
【０１４２】
これにより、複数の集塵電極要素１２の上面において、所定方向（Ｙ軸方向）における電界が生成される。このため、帯電粒子９２ｐを所定方向に搬送する力を増大させることができる。したがって、電気集塵機１によれば、集塵電極１０に吸着された帯電粒子９２ｐを除去する能力を向上させることができる。
【０１４３】
（変形例など）
以上、本発明について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【０１４４】
例えば、電気集塵機１において、対向電極２０を備えなくてもよい。例えば、複数の集塵電極要素１２に負電位を印加した状態で、帯電粒子９２ｐを含む空気を集塵電極１０に向けて流すことにより、集塵電極１０に帯電粒子９２ｐを吸着させることができる。
【０１４５】
また、進行波生成回路８によって生成する進行波の構成は、上記実施の形態の構成に限定されない。例えば、進行波生成回路８は、第二方向に配列された複数の対向電極要素２２を備える対向電極２０における当該第二方向の一方端を含む領域において、当該一方端に向かう進行波を生成し、対向電極２０における当該第二方向の他方端を含む領域において、当該他方端に向かう進行波を生成してもよい。同様に、進行波生成回路８は、第一方向に配列された複数の集塵電極要素１２を備える集塵電極１０における当該第一方向の一方端を含む領域において、当該一方端に向かう進行波を生成し、集塵電極１０における当該第一方向の他方端を含む領域において、当該他方端に向かう進行波を生成してもよい。このような構成例は、各集塵電極要素１２及び各対向電極要素２２に印加する電位のパターンを適宜設定することにより実現できる。上記構成例は、第一方向及び第二方向としてＸ軸方向を採用する場合、つまり、集塵電極１０及び対向電極２０を、それぞれＺＸ平面に平行に（水平に）配置し、複数の集塵電極要素１２及び複数の対向電極要素２２をＸ軸方向に配列する場合に特に効果的である。上記構成例によれば、例えばＸ軸方向正向きだけに帯電粒子９２ｐ及び９２ｎを搬送する場合より、帯電粒子９２ｐ及び９２ｎの搬送距離を短くできるため、効率的な搬送を実現できる。
【０１４６】
また、上記の実施の形態に係る電気集塵機１では、複数の集塵電極要素１２及び複数の対向電極要素２２に第一電位、第二電位及び第三電位の三値の電位を印加する構成を採用したが、複数の集塵電極要素１２及び複数の対向電極要素２２に印加する電位の値の個数は、三つに限定されない。複数の集塵電極要素１２及び複数の対向電極要素２２に、四値以上の電位を周期的に印加してもよい。例えば、複数の集塵電極要素１２及び複数の対向電極要素２２に、第一電位、第一電位より高電位の第二電位、第二電位より高電位の第三電位及び第三電位より高電位の第四電位を周期的に印加してもよい。この場合、進行波生成回路は、複数の集塵電極要素１２及び複数の対向電極要素２２の各々に、例えば、第一電位、第二電位、第三電位、第四電位、第三電位、第二電位、第一電位の順に周期的に電位を印加する。
【０１４７】
また、上記の実施の形態に係る電気集塵機１においては、複数の集塵電極要素１２及び複数の対向電極要素２２にステップ状に変化する電位（つまり、矩形波状の電位）を印加したが、必ずしもステップ状に変化する電位を印加しなくてもよい。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（つまり、台形波状の電位など）を複数の集塵電極要素１２及び複数の対向電極要素２２に印加してもよい。また、「第一電位、第二電位及び第三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する記載ではない。上述の一つの電位から他の電位に漸増又は漸減するような時間波形の電位を印加する構成も、上記記載に含まれる。
【０１４８】
また、電気集塵機１において、進行波生成回路８は、複数の対向電極要素２２のうち第二電位を印加する対向電極要素２２を浮遊電位に維持してもよい。
【０１４９】
これにより、浮遊電位に維持される対向電極要素は、隣り合う二つの対向電極要素の各電位の中間程度の第二電位に維持される。
【０１５０】
なお、上記の実施の形態に係る電気集塵機１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。図１７は、本変形例に係る換気装置の外観図である。図１７に示す換気装置は、例えば、内部に電気集塵機１を備え、換気システムにおいて用いられる。
【０１５１】
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。図１８は、本変形例に係る空気清浄機の外観図である。図１８に示す空気清浄機は、例えば、内部に電気集塵機１を備える。
【０１５２】
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。図１９は、本変形例に係るエアコンディショナの外観図である。図１９に示すエアコンディショナは、例えば、内部に電気集塵機１を備える。
【０１５３】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１５４】
１  電気集塵機
７  集塵電界生成回路
８  進行波生成回路
１０  集塵電極
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  集塵電極要素
１６、２６  絶縁膜
２０  対向電極
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ  対向電極要素
【図１】
2017148788.tif 000003
【図２】
2017148788.tif 000004
【図３】
2017148788.tif 000005
【図４】
2017148788.tif 000006
【図５】
2017148788.tif 000007
【図６】
2017148788.tif 000008
【図７Ａ】
2017148788.tif 000009
【図７Ｂ】
2017148788.tif 000010
【図７Ｃ】
2017148788.tif 000011
【図７Ｄ】
2017148788.tif 000012
【図８】
2017148788.tif 000013
【図９】
2017148788.tif 000014
【図１０】
2017148788.tif 000015
【図１１】
2017148788.tif 000016
【図１２】
2017148788.tif 000017
【図１３】
2017148788.tif 000018
【図１４】
2017148788.tif 000019
【図１５】
2017148788.tif 000020
【図１６Ａ】
2017148788.tif 000021
【図１６Ｂ】
2017148788.tif 000022
【図１６Ｃ】
2017148788.tif 000023
【図１６Ｄ】
2017148788.tif 000024
【図１７】
2017148788.tif 000025
【図１８】
2017148788.tif 000026
【図１９】
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