JP2017148788A - Electric dust collector, driving method of the electric dust collector, ventilation device, and air cleaner - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an electrostatic precipitator having a cleaning function, a driving method of the electrostatic precipitator, and devices such as a ventilator and an air purifier including the electrostatic precipitator.
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。 In recent years, awareness of the health effects of air pollution has increased. In order to obtain clean air to be supplied to the living space, the outside air has been conventionally cleaned using a filter provided with filter paper. However, especially when the concentration of fine particles in the outside air is high, performance degradation such as increased pressure loss due to clogging of the filter and lowering of the collection rate occurs in a short period of time, so it is necessary to replace the filter frequently. is there. The filter replacement operation can be performed relatively easily in a small air cleaner. However, in a ventilation system, the filter is often disposed in a place where access is difficult, such as the back of the ceiling, and therefore, the replacement work of the filter is not easy.
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。
Therefore, an electrostatic precipitator has been proposed as a means for removing fine particles in place of the filter (for example, Patent Document 1). In the electrostatic precipitator disclosed in
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。
However, in corona discharge under the condition of obtaining positive charge, both positive and negative ions are generated in the ionization region, and particles passing through this region are charged not only positively but also negatively. Therefore, in the electric dust collector disclosed in
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。 Therefore, the present invention provides an electrostatic precipitator that can reduce maintenance work, a method for driving the electrostatic precipitator, and the like.
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。 In order to solve the above-described problem, an aspect of the electrostatic precipitator according to the present invention includes a dust collection electrode including a plurality of dust collection electrode elements arranged in a first direction, and a plurality of counter electrodes arranged in a second direction. And a collection electrode that applies a predetermined potential to the counter electrode facing the dust collection electrode and the plurality of dust collection electrode elements, and applies a potential lower than the predetermined potential to the plurality of counter electrode elements. A dust electric field generation circuit, and a potential for generating a traveling wave in each of the dust collection electrode and the counter electrode, and each of the plurality of dust collection electrode elements and the plurality of counter electrode elements has a periodically varying potential. And a traveling wave generating circuit to be applied.
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。 Moreover, in order to solve the said subject, the one aspect | mode of the ventilator which concerns on this invention is provided with the said electrical dust collector.
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。 Moreover, in order to solve the said subject, the one aspect | mode of the air cleaner which concerns on this invention is equipped with the said electrical dust collector.
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。 Moreover, in order to solve the said subject, the one aspect | mode of the drive method of the electrostatic precipitator which concerns on this invention is arranged in the 2nd direction with the dust collection electrode provided with the several dust collection electrode element arranged in the 1st direction. A plurality of counter electrode elements, a preparation step of preparing a counter electrode facing the dust collection electrode, a predetermined potential applied to the plurality of dust collection electrode elements, and the plurality of counter electrode elements A dust collection step for applying a potential lower than a predetermined potential; a potential for generating a traveling wave in each of the dust collection electrode and the counter electrode; A particle conveying step applied to each of the plurality of counter electrode elements.
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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric dust collector which can reduce a maintenance operation | work, the drive method of an electric dust collector, etc. can be provided.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, shapes, materials, components, component arrangement positions, connection forms, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements.
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。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same structure, The overlapping description is abbreviate | omitted or simplified.
(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。
(Embodiment)
[1. overall structure]
First, the whole structure of the electrostatic precipitator which concerns on embodiment is demonstrated using drawing.
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。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the overall configuration of the
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。
FIG. 2 is an external perspective view showing an outline of the overall configuration of the
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。
2 and the drawings shown below, the arrangement direction of the
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。
The
[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。
[Charging part]
The charging
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。
The high
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。
The low
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。
The distance between the high
[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。
[Dust collector]
The
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。
The
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。
FIG. 3 is a plan view showing an outline of the
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。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the
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。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
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。
The
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。
The
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。
The plurality of dust collecting
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。
The insulating
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。
As shown in FIG. 4, the
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。
The
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。
Since the
[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。
[Power supply circuit]
The
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。
The
[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。
[Potential application circuit]
The potential application circuit is a circuit that applies a potential to the
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。
The dust collection electric
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。
The traveling
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。
FIG. 5 is a schematic circuit diagram showing a circuit configuration of the traveling
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。
As shown in FIG. 5, the traveling
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。
The plurality of dust
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。
The
[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。
[2. Driving method]
Next, an outline of a method for driving the
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。
FIG. 6 is a flowchart showing an outline of a driving method of the
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。
As shown in FIG. 6, in the
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。
Next, a dust collection operation is performed (dust collection step: S20). In the dust collecting operation, a predetermined potential is applied to the plurality of dust collecting
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。
Subsequently, in the
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。
For example, when the
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。 When the particle conveying operation is completed, the dust collecting operation and the particle conveying operation are repeated again.
以下、集塵動作及び粒子搬送動作について詳述する。 Hereinafter, the dust collecting operation and the particle conveying operation will be described in detail.
[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。
[Dust collection operation]
In the
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。
The charged
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。
FIG. 7A is a cross-sectional view illustrating an outline of an operation example of the
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。
A low potential is applied from the dust collection electric
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。
As described above, during the dust collection operation, the charged
[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。
[Particle transport operation]
The
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。
Further, in the
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。
The operation when the potential is applied to the
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。
FIG. 7B is a cross-sectional view illustrating an outline of the operation at the first timing during the particle transport operation of the
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。
FIG. 7C is a cross-sectional view illustrating an outline of the operation at the second timing during the particle transport operation of the
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。
FIG. 7D is a cross-sectional view illustrating an outline of the operation at the third timing during the particle transport operation of the
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。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 7B to 7D, each of the plurality of dust collecting
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。
Specifically, first, at the first timing, as shown in FIG. 7B, +2 Va [V], + Va [V], and 0 [V] are output from the output channels CH1 to CH4 of the traveling
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。
As a result, an electric field in the Y-axis direction is generated around the plurality of dust collecting
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。
Similarly, an electric field in the Y-axis direction is generated around the plurality of
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。
Next, at the second timing, as shown in FIG. 7C, + Va [V], +2 Va [V], + Va [V], and 0 [V] are output from the output channels CH1 to CH4 of the traveling
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。
Similarly, an electric field in the Y-axis direction is generated around the plurality of
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。
Next, at the third timing, as shown in FIG. 7D, 0 [V], + Va [V], +2 Va [V], and + Va [ V] is output. That is, potentials of 0 [V], + Va [V], +2 Va [V], and + Va [V] are applied to the dust collecting
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。
Similarly, an electric field in the Y-axis direction is generated around the plurality of
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。
As described above, in the
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。
Then, the time change of the potential applied to the dust collecting
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。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the potential applied to the dust collecting
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。
Here, the time change of the potential output to the output channels CH1 to CH4 of the traveling
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。
FIG. 9 is a timing chart showing an example of a potential waveform output to each output channel of the traveling
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。 FIG. 10 is a timing chart showing an example of a waveform of a potential difference between the dust collecting electrode elements when the potential shown in FIG. 9 is applied to each dust collecting electrode element according to the present embodiment.
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。
The potential application state to the dust collecting
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。
As shown in FIG. 9, the traveling
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。
When a potential as shown in FIG. 9 is applied to each dust collecting electrode element, as shown in FIG. 10, the potential differences V1 and V2 are positive (+ Va [V]) during the period from time t1 to time t2. It becomes. That is, an electric field in the negative Y-axis direction capable of transporting the charged
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。
As described above, the electric field in the negative Y-axis direction that can transport the charged
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。
The traveling
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。
Here, the effect of the
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。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating an example of the potential applied to the dust collecting
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。 FIG. 12 is a timing chart showing an example of a potential waveform output to each output channel of the traveling wave generation circuit according to the comparative example.
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。 FIG. 13 is a timing chart showing an example of a waveform of a potential difference between the dust collecting electrode elements when the potential shown in FIG. 12 is applied to each dust collecting electrode element according to the comparative example.
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。
The potential application state to the dust collecting
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。
11 to 13 also show an example in which the charged
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。
As shown in FIG. 11, from the output channels CH1 and CH2 of the traveling wave generation circuit according to the comparative example, a potential of + Va [V], which is an example of the second potential, is applied to the dust collecting
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。
In the example shown in FIG. 11, a negative electric field in the Y-axis direction can be generated in the range from the dust collecting
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。
In this way, a traveling wave electric field can be generated and the charged
[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。
[3. Inverter circuit configuration]
Next, a specific circuit configuration of the
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。
FIG. 14 is a schematic circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the
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。
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。
As shown in FIG. 14, the
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。
The
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。
The
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。
The switching
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。
Switching
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。
The switching
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。
Switching
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。
Switching
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。
The gate drive unit 85 is a drive signal generation circuit that inputs a
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。
The DC-DC converter 180 is a circuit for generating an H level output signal of the gate drive unit 85. Since the
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。
The gate driver 182 is a circuit that generates a drive signal to be input to the gate terminal based on the signal input from the
[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。
[4. Operation of inverter circuit]
Next, the operation of the
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。
FIG. 15 is a graph illustrating an example of a potential waveform output from the
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。
As shown in FIG. 15, the
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。
Hereinafter, each operation mode of the
[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。
[Mode 1]
First, the operation mode Mode1 of the
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。
FIG. 16A is a schematic circuit diagram showing a state in the operation mode Mode1 of the
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。
As shown in FIG. 16A, in the operation mode Mode1, an L level drive signal is input from each gate drive unit 85 to each gate terminal of the switching
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。
As a result, the
[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。
[Mode2]
Next, the operation mode Mode2 of the
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。
FIG. 16B is a schematic circuit diagram showing a state in the operation mode Mode2 of the
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。
As shown in FIG. 16B, in the operation mode Mode2, an L level drive signal is input from each gate drive unit 85 to each gate terminal of the switching
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。
As a result, the output potential + Va [V] of the
[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。
[Mode3]
Next, the operation mode Mode3 of the
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。
FIG. 16C is a schematic circuit diagram showing a state in the operation mode Mode3 of the
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。
As shown in FIG. 16C, in the operation mode Mode3, an H level drive signal is input from each gate drive unit 85 to each gate terminal of the switching
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。
As described above, the switching
[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。
[Mode 4]
Next, the operation mode Mode4 of the
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。
FIG. 16D is a schematic circuit diagram showing a state in the operation mode Mode4 of the
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。
As shown in FIG. 16D, in the operation mode Mode4, an H level drive signal is input from each gate drive unit 85 to each gate terminal of the switching
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。
As described above, the switching
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。
As described above, the
[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。
[5. Effect etc.]
As described above, the
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。
Thus, by applying a potential to the
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。
Further, in the
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。
Thereby, since the charged
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。
In the
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。
Accordingly, an electric field in the second direction (Y-axis direction) is generated on the
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。
In the
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。
Thereby, since the traveling wave electric field can be generated in the
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。
In the
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。
Thereby, an electric field in the second direction (Y-axis direction) is generated on the
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。
In the
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。
Thereby, the traveling
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。
In the
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。
Thereby, since the loss of electric charge is suppressed when the charged
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。
Moreover, the driving method of the
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。
Thereby, an electric field in a predetermined direction (Y-axis direction) is generated on the upper surfaces of the plurality of dust collecting
(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。
(Variations, etc.)
As described above, the present invention has been described based on the embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment.
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。
For example, the
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。
Further, the configuration of the traveling wave generated by the traveling
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。
Moreover, in the
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。
Further, in the
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。
In the
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。 As a result, the counter electrode element maintained at the floating potential is maintained at a second potential that is approximately between the potentials of the two adjacent counter electrode elements.
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。
In addition, the
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。
Further, for example, one embodiment of the present invention can be realized as an air cleaner as shown in FIG. FIG. 18 is an external view of an air cleaner according to this modification. The air cleaner shown in FIG. 18 includes, for example, an
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。
For example, one embodiment of the present invention can be realized as an air conditioner as shown in FIG. FIG. 19 is an external view of an air conditioner according to this modification. The air conditioner shown in FIG. 19 includes, for example, an
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。 In addition, the present invention can be realized by various combinations conceived by those skilled in the art for each embodiment, or by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment without departing from the spirit of the present invention. This form is also included in the present invention.
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
DESCRIPTION OF
Claims (13)
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。 A dust collecting electrode comprising a plurality of dust collecting electrode elements arranged in a first direction;
A plurality of counter electrode elements arranged in a second direction, the counter electrode facing the dust collecting electrode;
A dust collection electric field generating circuit that applies a predetermined potential to the plurality of dust collecting electrode elements and applies a potential lower than the predetermined potential to the plurality of counter electrode elements;
Traveling wave generation that generates a traveling wave in each of the dust collection electrode and the counter electrode and applies a periodically varying potential to each of the plurality of dust collection electrode elements and the plurality of counter electrode elements An electric dust collector comprising a circuit.
請求項1に記載の電気集塵機。 The electrostatic precipitator according to claim 1, wherein the first direction is the same direction as the second direction.
請求項1又は2に記載の電気集塵機。 The traveling wave generation circuit periodically applies a first potential, a second potential higher than the first potential, and a third potential higher than the second potential to each of the plurality of counter electrode elements. The first potential is applied to one of two counter electrode elements adjacent to the counter electrode element to which the second potential is applied among the plurality of counter electrode elements, and the first potential is applied to the other. The electrostatic precipitator according to claim 1 or 2, wherein three electric potentials are applied.
請求項3に記載の電気集塵機。 The traveling wave generation circuit periodically applies a potential to each of the plurality of counter electrode elements in the order of the first potential, the second potential, the third potential, the second potential, and the first potential. The electric dust collector according to claim 3.
請求項3又は4に記載の電気集塵機。 The electrostatic precipitator according to claim 3 or 4, wherein the traveling wave generation circuit maintains a counter electrode element to which the second potential is applied among the plurality of counter electrode elements at a floating potential.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の電気集塵機。 The traveling wave generating circuit periodically applies a first potential, a second potential higher than the first potential, and a third potential higher than the second potential to each of the plurality of dust collecting electrode elements. The first potential is applied to one of two dust collecting electrode elements adjacent to the dust collecting electrode element to which the second potential is applied among the plurality of dust collecting electrode elements, and the other The electric dust collector according to claim 1, wherein the third potential is applied to the electric dust collector.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の電気集塵機。 The traveling wave generation circuit generates a traveling wave toward the one end in the region including the one end in the second direction in the counter electrode, and in a region including the other end in the second direction in the counter electrode, The electric dust collector according to any one of claims 1 to 6, wherein a traveling wave toward the other end is generated.
請求項1〜7のいずれか1項に記載の電気集塵機。 The traveling wave generation circuit generates a traveling wave toward the one end in the region including the one end of the first direction in the dust collection electrode, and includes the other end of the dust collection electrode in the first direction. The electric dust collector according to any one of claims 1 to 7, wherein a traveling wave toward the other end is generated.
請求項1〜8のいずれか1項に記載の電気集塵機。 The electrostatic precipitator according to claim 1, wherein the traveling wave generation circuit includes two half-bridge circuits and a charge pump circuit that connects the two half-bridge circuits.
請求項1〜9のいずれか1項に記載の電気集塵機。 The electrostatic precipitator according to any one of claims 1 to 9, wherein the counter electrode further includes an insulating film that covers the plurality of counter electrode elements.
換気装置。 A ventilation apparatus comprising the electric dust collector according to any one of claims 1 to 10.
空気清浄機。 An air cleaner provided with the electric dust collector of any one of Claims 1-10.
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。 A method of driving an electric dust collector,
A preparatory step of preparing a dust collecting electrode comprising a plurality of dust collecting electrode elements arranged in a first direction and a counter electrode facing the dust collecting electrode, comprising a plurality of counter electrode elements arranged in a second direction; ,
A dust collecting step of applying a predetermined potential to the plurality of dust collecting electrode elements and applying a potential lower than the predetermined potential to the plurality of counter electrode elements;
Particle transporting step for applying a periodically varying potential to each of the plurality of dust collection electrode elements and the plurality of counter electrode elements, which is a potential for generating a traveling wave in each of the dust collection electrode and the counter electrode. And a method of driving an electric dust collector.
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