捕集装置
【課題】空気中の粒子を効率的に帯電させることによって捕集精度を高めた捕集装置を提供する。
【解決手段】捕集装置１００は通気口６１とファン２０が配された通気口とを両端とした内空状の筒状筐体６０を有し、その内部に、通気口６１側から順に、正負両極イオンを発生可能なイオン発生ユニット１０、メッシュ状の電極３２、および集塵基板３５を有した電極３３が配される。集塵モードにおいてファン２０によって外部空気が通気口６１から吸引される。イオン発生ユニット２０からは単極イオンが放出され、空気中の粒子が帯電される。そして、高圧ユニット３４によって高圧印加された電極３２，３３間に構成される電界によって、帯電された粒子がこれら電極間に達すると電極３３に吸着され、集塵基板３５で捕集される。
【解決手段】捕集装置１００は通気口６１とファン２０が配された通気口とを両端とした内空状の筒状筐体６０を有し、その内部に、通気口６１側から順に、正負両極イオンを発生可能なイオン発生ユニット１０、メッシュ状の電極３２、および集塵基板３５を有した電極３３が配される。集塵モードにおいてファン２０によって外部空気が通気口６１から吸引される。イオン発生ユニット２０からは単極イオンが放出され、空気中の粒子が帯電される。そして、高圧ユニット３４によって高圧印加された電極３２，３３間に構成される電界によって、帯電された粒子がこれら電極間に達すると電極３３に吸着され、集塵基板３５で捕集される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は捕集装置に関し、特に、空気中の粒子を捕集するための捕集装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
負イオン、または負イオンおよび正イオンを発生させるためのイオン発生装置があり、従来、該イオン発生装置を用いて空気を除菌することがなされている。
【０００３】
該イオン発生装置での実際の除菌効果を検証する方法として、その空間に捕集装置を設置し、または該イオン発生装置に捕集装置を搭載し、空気中の浮遊粒子を捕集して細菌等である生物由来の粒子であるか否かを分析する方法が考えられる。
【０００４】
空気中の粒子を捕集するための捕集装置としては、たとえば、特開２００５−２８３２１２号公報（以下、特許文献１）が、装置内に導入された空気に対して放電することによって浮遊粒子を帯電させ、集塵電極に吸着させることで、浮遊粒子を捕集する装置を開示している。詳しくは、線状または輪状の金属細線に高圧電圧を印加して放電電極として用い、イオンを発生させる。そして、検出対象の空気を当該金属細線の近傍を通過させることで空気中の浮遊粒子を帯電させ、静電気力を利用して集塵電極で集塵するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２８３２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されているような従来の浮遊粒子を帯電させて捕集する装置は、放電により発生させた単極イオンによって帯電させるものであるため放電電極付近の浮遊粒子、たとえば特許文献１であれば輪状の電極内を通過した浮遊粒子を帯電させるに過ぎず、捕集精度が必ずしも高くない、という問題がある。
【０００７】
一方で、上述のように、イオン発生装置での除菌効果を検証する場合には、同じ空間内、または同じ装置内にイオン発生機構が存在することから、特許文献１のような単極イオンを発生させるための機構と機能的に重複している、という問題がある。
【０００８】
また、特許文献１に開示されているような輪状の電極や針状電極に高電圧を印加することで局所的に浮遊粒子を捕集する構成では、電極付近を通過する塵埃は帯電するが、それ以外の塵埃は帯電されない。そのため、捕集効率向上に限界がある、という問題がある。
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、空気中の粒子を効率的に帯電させることによって捕集精度を高めた捕集装置を提供することを目的の一つとし、さらに、局所的に高効率に空気中の粒子を捕集することのできる捕集装置を提供することを目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、捕集装置は、第１の通気口を有した筐体と、筐体内に配される、正負両イオンを発生可能なイオン発生器と、動作モードを第１のモードと第２のモードとに切り替えるための制御装置とを有し、制御装置は、第１のモードではイオン発生器から正負両イオンを発生させ、第２のモードではイオン発生器から正負イオンのうちのいずれか一方のイオンを発生させる。
【００１１】
好ましくは、捕集装置は、第１の通気口から導入される空気中の粒子を捕集するための捕集機構をさらに備え、イオン発生器は、筐体内であって、第１の通気口と捕集機構との間に配される。
【００１２】
より好ましくは、捕集機構は、筐体内に設置されたときに第１の通気口に向く側に配された第１の電極を含み、筐体は、イオン発生器および捕集機構を挟んで第１の通気口から遠い側に配置される第２の通気口を有する。
【００１３】
より好ましくは、捕集機構は、筐体内に設置されたときに第１の通気口から遠い側に配される第２の電極をさらに含み、制御装置は、第２のモードで、第１の電極と第２の電極との間に、第２のモードでイオン発生器から発生させるイオン極に応じた方向の電位差を生じるように、第１の電極および／または第２の電極に電圧を印加させる。
【００１４】
より好ましくは、第１の電極は通気性を有し、筐体の第１の通気口から第２の通気口へ向かう方向と直交または略直交方向の断面とほぼ等しい面形状である。
【００１５】
より好ましくは、第１の電極は針形状であり、第１の電極の針形状の先端は第２の通気口へ向かう方向に設けられる。
【００１６】
好ましくは、捕集機構は、第２のモードから第１のモードへのモードの切替え時に、筐体内から捕集機構を取り除くための機構をさらに備える。
【００１７】
より好ましくは、第２の電極には捕集基板が配され、捕集基板以外の箇所に通気孔が設けられる。
【００１８】
より好ましくは、捕集機構は、第１の電極と第２の電極との間に、通気孔を有する絞り板をさらに含む。
【００１９】
好ましくは、捕集装置は第１の通気口を通って筐体内外の空気を移動させるためのファンをさらに有し、制御装置は、第１のモードでは筐体内の空気を第１の通気口から筐体外へ排気する気流を発生させ、第２のモードでは第１の通気口を通って筐体外の空気が筐体内に吸引される気流を発生させるよう、ファンの回転方向を制御する。
【００２０】
より好ましくは、制御装置は、第２のモードで発生する気流の流量を第１のモードで発生する気流の流量よりも少なくするよう、ファンの回転量を制御する。
【００２１】
好ましくは、第１のモードは除菌モードであり、第２のモードは捕集モードである。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によると、空気中の粒子の捕集精度を高めることができる。また、除菌装置と捕集装置との両機能を備える場合に、それぞれの別個の装置で実現するよりも小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態にかかる捕集装置の、システム構成例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる捕集装置の基本構成を示す図であって、集塵モードでの構成の具体例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる捕集装置の基本構成を示す図であって、除菌モードでの構成の具体例を示す図である。
【図４】イオン発生ユニットの外観の具体例を示す図である。
【図５】イオン発生ユニットの回路構成の具体例を示す図である。
【図６】図５中の正側の回路構成の具体例を示す図である。
【図７】制御装置の機能構成の具体例を示すブロック図である。
【図８】イオン発生ユニットで発生させるイオンを切り替えるための機構の、他の例を示す図である。
【図９】イオン発生ユニットで発生させるイオンを切り替えるための機構の、他の例を示す図である。
【図１０】第１の実施の形態にかかる捕集装置の基本構成の他の具体例を示す図である。
【図１１】第２の実施の形態にかかる捕集装置の基本構成を示す図であって、集塵モードでの構成の具体例を示す図である。
【図１２】一般的な針状の電極を用いた捕集装置での捕集結果と、第２の実施の形態にかかる捕集装置での捕集結果とのそれぞれを表わした顕微鏡写真である。
【図１３】第２の実施の形態にかかる捕集装置の基本構成の他の具体例を示す図である。
【図１４】第３の実施の形態にかかる捕集装置の基本構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。
【００２５】
実施の形態にかかる捕集装置１００は空気中の埃や生物由来の粒子（細菌等）を捕集するための装置であって、一例として、図１に示されるように、空気清浄機１に含まれるものとする。図１を参照して、捕集装置１００を含む空気清浄機１は、捕集装置１００の他、操作指示を受け付けるためのスイッチ１１０と、制御装置２００とを含む。その他、図示されない、空気を導入するための吸引口、排気するための排気口、などを含む。さらに、空気清浄機１は、記録媒体を装着するための通信部１５０を含む。通信部１５０は、ケーブル４００で外部装置としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３００など接続するためのものであってもよい。または、通信部１５０は、インターネットを介して他の装置と通信するための通信回線を接続するためのものであってもよい。または、通信部１５０は、赤外線通信やインターネット通信などで他の装置と通信するためのものであってもよい。なお、捕集装置１００は、空気清浄機１の他、エアコンなどに組み込まれてもよい。
【００２６】
［第１の実施の形態］
図２および図３を参照して、第１の実施の形態にかかる捕集装置１００Ａは、一方端に絞り孔を有する通気口６１、他方端にファン２０が配された通気口を備えた、内空状の筒状筐体６０を有し、その内部に、イオン発生ユニット１０を含む。イオン発生ユニット１０は、通気口６１付近に配される。
【００２７】
通気口６１の絞り孔の位置をイオン発生ユニット１０の位置と対応させることで、後述するように捕集装置１００Ａ内に吸引される空気をイオン発生ユニット１０付近を通過させることができる。つまり、通気口６１の絞り孔は位置決めとして機能する。また、通気口６１に絞り孔を設けることで捕集装置１００Ａ内に吸引される空気の流量を制限することができ、その結果、捕集装置１００Ａ内の流速を抑えることができる。つまり、通気口６１の絞り孔は流速調整機構としても機能する。しかしながら、通気口６１の絞り孔は必須ではなく、設けられなくてもよい。すなわち通気口６１は、筐体６０の断面と同形状の通気口であってもよい。
【００２８】
筐体６０の、イオン発生ユニット１０とファン２０との間に位置する部分は欠落し、当該部分に、集塵ユニット３０または除菌ユニット５０が接続可能に構成される。図２および図３に示されるように、集塵ユニット３０および除菌ユニット５０は、いずれも、筐体６０と平行な回転軸４０に当接され、回転軸４０を軸とした回転可動に設けられる。回転軸４０は回転機構４１によって回転する。図２に示された基本構成は、回転軸４０が回転し、それに伴って筐体６０に集塵ユニット３０が接続されたときの基本構成であり、図３に示された基本構成は、筐体６０に除菌ユニット５０が接続されたときの基本構成である。
【００２９】
図２を参照して、集塵ユニット３０は、筐体６０とほぼ同径の、内空状の筒状筐体３１を有し、筐体６０と接続されることで、全体として１つの内空状の筒状筐体を構成する。
【００３０】
筐体３１の内部には、高圧ユニット３４を間に挟んで電気的に接続され、長手方向（筒状の高さ方向）に相対して位置する電極３２と電極３３とが配される。電極３２と電極３３とは、いずれも、筐体３１断面をほぼ覆う大きさとする。具体的には、電極３２および電極３３の形状は、図２に表わされているように、集塵ユニット３０の長手方向（筒状の高さ方向）と直交または略直交する方向の断面とほぼ同じ面形状である。そこで、電極３２は通気を確保するための構造を有する。好ましくは電極３２は、メッシュ状電極である（図２の例）。または、電極３２は、５mm〜３０mm程度の径の孔を有した板状電極であってもよい。電極３２も、同様に、１以上の通気孔３６を有した板状電極である。これにより、後述する制御によって集塵ユニット３０を空気が通過しやすくなる。
【００３１】
さらに電極３２の通気孔３６が施されていない位置には、集塵基板３５が配される。集塵基板３５として、たとえば、７５mm×２５mm程度のスライドガラスを採用することで電極３２から集塵基板３５を外してそのまま観察が可能となり、後述する方法で捕集された空気中の粒子の検証が容易となる。
【００３２】
図３を参照して、除菌ユニット５０は、筐体６０とほぼ同径の、内空状の筒状筐体５１を有し、筐体６０と接続されることで、全体として１つの内空状の筒状筐体を構成する。
【００３３】
図４を参照して、イオン発生ユニット１０の具体例としては、２箇所削孔された直方体のケースを有し、該ケースから図示しない１２V程度の直流電源に接続するためのラインが伸びる。２つの孔のほぼ中央には、それぞれ、正極の針状電極１１Ａと、負極の針状電極１１Ｂとが位置する。
【００３４】
図５を参照して、ケース内の回路構成の具体例としては、大きくは、正極側の回路と負極側の回路とからなり、それぞれ、スイッチ１２Ａ，１２Ｂによって、直流電源に接続／非接続となる。各回路は、トランジスタと圧電素子とを有する直流を交流に変換するための変換回路と、高圧発生回路１３Ａ，１３Ｂとを含む。
【００３５】
より詳しくは、正極側の回路については、図６を参照して、スイッチ１２Ａが閉じると、１．５V〜１２V程度である直流電源からの電流は変換回路によって直流に変換され、ダイオードによって正極側に整流された後に保護回路を経て高圧発生回路１３Ａに入力される。高圧発生回路１３Ａは圧電素子を含み、正極側に整流された入力電圧を昇圧させて高電圧を発生させる。高電圧は正極の針状電極１１Ａに供給され、電極１１Ａの先端でコロナ放電が生じる。これにより、正イオンが発生し、電極１１Ａが設けられたイオン発生ユニット１０のケースの孔からケース外に放出される。
【００３６】
負極側の回路についても、図６の回路のダイオードの向きを逆とするのみで、後は同様である。すなわち、スイッチ１２Ｂが閉じると、負極の針状電極１１Ｂの先端でもコロナ放電が生じ、これにより負イオンが発生してケース外に放出される。
【００３７】
ここで、正イオンは、水素イオン（Ｈ+）の周囲に複数の水分子が付随したクラスターイオンであり、Ｈ+（Ｈ2Ｏ）m（ｍは任意の自然数）として表わされる。また負イオンは、酸素イオン（Ｏ2-）の周囲に複数の水分子が付随したクラスターイオンであり、Ｏ2-（Ｈ2Ｏ）n（ｎは任意の自然数）として表わされる。
【００３８】
正イオンおよび負イオンの両極性のイオンを放出する場合には、空気中の正イオンであるＨ+（Ｈ2Ｏ）m（ｍは任意の自然数）と、負イオンであるＯ2-（Ｈ2Ｏ）n（ｎは任意の自然数）とを略同等量発生させることにより、両イオンが空気中の浮遊カビ菌やウィルスの周りを取り囲み、その際に生成される活性種の水酸化ラジカル（・ＯＨ）の作用により、浮遊カビ菌などを除去することが可能となる。
【００３９】
制御装置２００は、イオン発生ユニット１０、ファン２０の図示しない駆動機構、高圧ユニット３４、回転軸４０の回転機構４１、およびスイッチ１１０に接続される。制御装置２００は図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを含み、スイッチ１１０からの操作信号などによってＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムを読み出して実行することで、イオン発生ユニット１０、ファン２０の駆動機構、高圧ユニット３４、および回転軸４０の回転機構４１に対して制御信号を出力し、これらの動作を制御する。
【００４０】
捕集装置１００Ａは、集塵モードと除菌モードと二種類の動作モードを有する。制御装置２００は、スイッチ１１０による操作、または所定のタイミングなどで、これらの動作モードを切り替えるための制御を行なう。制御装置２００は、制御の１つとして、動作モードに応じて回転軸４０の回転機構４１に対して制御信号を出力し、所定角度、回転軸４０を回転させる。これにより、集塵モードのときには図２に示されるように筐体６０に集塵ユニット３０が接続され、除菌モードのときには図３に示されるように筐体６０に除菌ユニット５０が接続される。
【００４１】
図７を参照して、制御装置２００は、スイッチ１１０からの操作信号を受け付けるための入力部２０１と、入力部２０１からの操作信号または所定の処理によって動作モードの切替のタイミングを判断するための判断部２０２と、イオン発生ユニット１０に接続されて、イオン発生ユニット１０でのイオン発生を制御するためのイオン発生制御部２０３と、ファン２０の図示しない駆動機構に接続されて、ファン２０の駆動を制御するためのファン駆動制御部２０４と、回転軸４０の回転機構４１に接続されて、回転軸４０の回転を制御することで集塵ユニット３０と除菌ユニット５０との切替を制御するためのユニット切替制御部２０５と、高圧ユニット３４に接続されて、高圧ユニット３４での電極３２および／または電極３３に対する電圧の印加を制御するための印加制御部２０６とを含む。これら機能は、制御装置２００の図示しないＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムを読み出して実行することでＣＰＵに形成されるものであってもよいし、電気回路等のハードウェアで実現されるものであってもよい。
【００４２】
スイッチ１１０が、動作モードを除菌モードとするための除菌スイッチ、および動作モードを集塵モードとするための集塵スイッチを含む場合、判断部２０２は、これらスイッチの押下を示す操作信号が入力部２０１から入力されたときに、動作モードを指示された動作モードとすると判断する。このように判断されることで、ユーザの指示するタイミングで除菌モード、集塵モードに切り替えることが可能となる。
【００４３】
判断部２０２での他の判断としては、たとえば、スイッチ１１０が除菌スイッチを備え、動作モードとして除菌モードでの動作を開始した後、予め規定した時間の経過の後に集塵モードに切り替えると判断してもよい。このように判断されることで、規定された時間除菌動作が行なわれた後に、集塵動作が自動的に行なわれ、集塵基板３５を観察することで上記規定された時間での除菌の効果を検証することが可能となる。
【００４４】
判断部２０２は、上のようにして動作モードを切り替えるタイミングを判断すると、イオン発生制御部２０３、ファン駆動制御部２０４、ユニット切替制御部２０５、および印加制御部２０６に対して、動作モードを除菌モードから集塵モードに、または集塵モードから除菌モードに切り替えることを指示する制御信号を出力する。イオン発生制御部２０３、ファン駆動制御部２０４、ユニット切替制御部２０５、および印加制御部２０６には、それぞれ、各動作モードでの制御が予め記憶されており、判断部２０２からの制御信号に従って、動作モードを切り替えるための制御を実行する。
【００４５】
イオン発生制御部２０３は、イオン発生ユニット１０の構成が図５に示されたものである場合、各動作モードでの制御として、除菌モードではスイッチ１２Ａ，１２Ｂの両スイッチをＯＮし、集塵モードではスイッチ１２Ａまたはスイッチ１２Ｂのうちの規定されているいずれか一方をＯＮし、他方をＯＦＦする制御を記憶している。従って、イオン発生制御部２０３は、判断部２０２から、動作モードが除菌モードから集塵モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合にはＯＮされているスイッチ１２Ａ，１２Ｂのうちの予め規定されているいずれか一方をＯＦＦし、集塵モードから除菌モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合にはＯＦＦされているスイッチ１２Ａまたはスイッチ１２ＢをＯＮし両スイッチ１２Ａ，１２ＢをＯＮとする。これにより、除菌モードではイオン発生ユニット１０から正負両極のイオンが発生し、集塵モードではイオン発生ユニット１０から正負いずれかの単極のイオンが発生する。
【００４６】
なお、イオン発生ユニット１０の、発生させるイオンを切り替えるための構成は図５のスイッチ１２Ａ，１２Ｂには限定されない。他の構成として、たとえば、図８のように、イオン発生ユニット１０が、ケースに削孔された孔の一方を塞ぐための可動式の遮蔽板１４を備えてもよい。遮蔽板１４は、図示しない駆動機構に接続されて、図８（Ａ）に表わされるいずれの孔も塞がない状態（状態１とする）、図８（Ｂ）に表わされる電極１１Ａが位置する側の孔を塞ぐ状態（状態２とする）、および図８（Ｃ）に表わされる電極１１Ｂが位置する側の孔を塞ぐ状態（状態３とする）のいずれかの状態となるよう、スライド移動する。この構成の場合、イオン発生制御部２０３は、判断部２０２から、動作モードが除菌モードから集塵モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合には遮蔽板１４を状態１から状態２または状態３のうちの予め規定されているいずれか一方を孔を塞ぐ状態となるようスライド移動させ、集塵モードから除菌モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合には遮蔽板１４を状態２または状態３から状態１となるようスライド移動させるための制御信号を、図示しない遮蔽板１４の駆動機構に対して出力する。
【００４７】
または、イオン発生ユニット１０の、発生させるイオンを切り替えるための他の構成として、たとえば、図９のように、イオン発生ユニット１０が、それぞれ遮蔽板１４Ａ，１４Ｂで電極１１Ａが位置する側の孔、電極１１Ｂが位置する側の孔が塞がれた２つのイオン発生ユニット１０Ａ，１０Ｂからなり、それぞれから伸びる直流電源に接続するためのラインの接続状態がスイッチ等によって切替可能としてもよい。ラインの接続状態を切り替えるためのスイッチ等は、図示しない駆動機構に接続されて、イオン発生ユニット１０Ａ，１０Ｂの両方が直流電源に接続された状態（状態１とする）、イオン発生ユニット１０Ａのみが接続されてイオン発生ユニット１０Ｂが接続されない状態（状態２とする）、およびイオン発生ユニット１０Ａが接続されずイオン発生ユニット１０Ｂのみが接続された状態（状態３とする）のいずれかの状態となるよう、接続状態を切り替える。この構成の場合、イオン発生制御部２０３は、判断部２０２から、動作モードが除菌モードから集塵モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合にはラインの接続状態を状態１から状態２または状態３のうちの予め規定されているいずれか一方のイオン発生ユニットのラインが接続された状態となるよう切り替えさせ、集塵モードから除菌モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合にはラインの接続状態を状態２または状態３から状態１となるよう切り替えさせるための制御信号を、図示しないスイッチ等の駆動機構に対して出力する。
【００４８】
このようにすることでも、除菌モードではイオン発生ユニット１０から正負両極のイオンが発生し、集塵モードではイオン発生ユニット１０から正負いずれかの単極のイオンが発生する。
【００４９】
ファン駆動制御部２０４は、各動作モードでの制御として、除菌モードではファン２０の回転方向を送風方向が捕集装置１００Ａから通気口６１側の端部を通って排気される方向、すなわち、図３の矢印Ｂ方向となる向きの回転方向とし、集塵モードではファン２０の回転方向をその逆向き、すなわち図２の矢印Ａ方向となる向きの回転方向とする制御、を記憶している。さらに、ファン２０の回転量（回転速度、または時間当たりの回転回数）を、除菌モードでは大量とし、集塵モードでは少量とする制御を記憶している。具体例としては、除菌モードでは最大４０００L（リットル）／分程度、集塵モードでは最大５０L／分程度とする制御を記憶している。従って、ファン駆動制御部２０４は、判断部２０２から、動作モードが除菌モードから集塵モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合にはファン２０の回転方向を除菌モードのときの回転方向と逆向きとし、かつ回転量を落とし、集塵モードから除菌モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合にはファン２０の回転方向を集塵モードのときの回転方向と逆向きとし、かつ回転量を上げる。これにより、除菌モードではファン２０から外部の空気が捕集装置１００Ａ内部に吸い込まれて通気口６１から排気され、集塵モードでは除菌モードよりも遅い流速で通気口６１から外部の空気が捕集装置１００Ａ内部に吸い込まれる。
【００５０】
ユニット切替制御部２０５は、各動作モードでの制御として、図２、３に曲線矢印で表わされるように、除菌モードでは回転機構４１に回転軸４０を筐体６０の欠落部分に除菌ユニット５０が接続される回転位置まで回転させ、集塵モードでは回転軸４０を筐体６０の欠落部分に集塵ユニット３０が接続される回転位置まで回転させる制御を記憶している。従って、ユニット切替制御部２０５は、判断部２０２から、動作モードが除菌モードから集塵モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合には回転機構４１に回転軸４０を筐体６０の欠落部分に除菌ユニット５０が接続されている回転位置から集塵ユニット３０が接続される回転位置まで回転させ、集塵モードから除菌モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合には集塵ユニット３０が接続されている回転位置から除菌ユニット５０が接続される回転位置まで回転させる。これにより、除菌モードでは筐体６０に除菌ユニット５０が接続されて図３に示される構成となり、集塵モードでは筐体６０に集塵ユニット３０が接続されて図２に示される構成なる。
【００５１】
印加制御部２０６は、各動作モードでの制御として、除菌モードでは高圧ユニット３４で電極３２および電極３３に対する電圧を印加させず、集塵モードでは高圧ユニット３４で電極３２および電極３３の両電極または予め規定された一方の電極に電圧を印加させる制御を記憶している。
【００５２】
電極３２および／または電極３３に印加させる電圧の関係（電位差の方向）は、イオン発生ユニット１０において集塵モードで発生するイオンの種類に関連する。すなわち、集塵モードにおいてイオン発生ユニット１０から負イオンが発生する場合、すなわち、集塵モードにおいてスイッチ１２ＢがＯＮしかつスイッチ１２ＡがＯＦＦする場合、または上記状態２となる場合には、印加制御部２０６は、高圧ユニット３４に、電極３２よりも電極３３が高電位となるよう両電極または予め規定された一方の電極に高電圧を印加させる制御を行なう。集塵モードにおいてイオン発生ユニット１０から正イオンが発生する場合、すなわち、集塵モードにおいてスイッチ１２ＢがＯＦＦしかつスイッチ１２ＡがＯＮする場合、または上記状態２となる場合には、印加制御部２０６は、高圧ユニット３４に、電極３３よりも電極３２が高電位となるよう両電極または予め規定された一方の電極に高電圧を印加させる制御を行なう。
【００５３】
従って、印加制御部２０６は、判断部２０２から、動作モードが除菌モードから集塵モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合には高圧ユニット３４で電極３２および電極３３の両電極または予め規定された一方の電極に電圧を印加させ、集塵モードから除菌モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合には高圧ユニット３４に電極３２および電極３３の両電極または予め規定された一方の電極に対する電圧の印加を終了させる。これにより、除菌モードでは電極３２と電極３３との間に電位差が発生しないものの、集塵モードでは電極３２と電極３３と間に電位差が発生し、これら電極間に電界が構成される。たとえば、高圧ユニット３４が、電極３２よりも電極３３が高電位となるよう両電極または予め規定された一方の電極に高電圧を印加することで、集塵モードでは図２の矢印Ｅに示される向きの電界が生じる。
【００５４】
イオン発生制御部２０３、ファン駆動制御部２０４、ユニット切替制御部２０５、および印加制御部２０６において、判断部２０２からの制御信号にしたがって以上の制御が行なわれることで、各動作モードで捕集装置１００Ａは次のように動作することになる。
【００５５】
すなわち、除菌モードでは、ユニット切替制御部２０５での制御によって筐体６０に除菌ユニット５０が接続され、捕集装置１００Ａは図３の構成となる。この状態でファン駆動制御部２０４での制御によってファン２０が駆動することで、外部の空気が図３の矢印Ｂに示されるようにファン２０から捕集装置１００Ａ内に吸い込まれ、イオン発生ユニット１０の付近を経由して通気口６１から捕集装置１００Ａ外へ排気される。このとき、イオン発生ユニット１０からはイオン発生制御部２０３での制御によって正負の両極性イオンが放出される。上述のようにクラスターイオンであるこれらイオンはファン２０の駆動により付近を経由する気流によって、捕集装置１００Ａ外へ放出される。これにより、捕集装置１００Ａの置かれた空間内の浮遊カビ菌などを除去することが可能となる。
【００５６】
集塵モードでは、ユニット切替制御部２０５での制御によって筐体６０に集塵ユニット３０が接続され、捕集装置１００Ａは図２の構成となる。この状態でファン駆動制御部２０４での制御によってファン２０が駆動することで、外部の空気が図２の矢印Ａに示されるように通気口６１から捕集装置１００Ａ内に吸い込まれ、イオン発生ユニット１０の付近を経由した後に集塵ユニット３０内を通過してファン２０の配される通気口から捕集装置１００Ａ外へ排気される。
【００５７】
イオン発生ユニット１０からはイオン発生制御部２０３での制御によって正イオンまたは負イオンの単極イオンが発生する。イオン発生ユニット１０から負イオンが放出される場合、集塵モードではファン２０で吸い込む流量が除菌モードよりも小さいため、イオン発生ユニット１０付近を通過する空気中の粒子は負に帯電される。
【００５８】
負電荷を帯びた粒子は気流に乗って集塵ユニット３０の電極３２に到達する。電極３２はメッシュ状電極または孔を有した板状電極などの通気性を有した電極であるため、ファン２０による吸い込み力によって、負電荷を帯びた粒子は電極３２を通過して集塵ユニット３０内に到達する。
【００５９】
集塵ユニット３０では、印加制御部２０６での制御によって、イオン発生ユニット１０から負イオンが放出される場合には電極３２よりも電極３３が高圧となるよう高電圧が印加されており、図２の矢印Ｅに示される向きの電界が生じている。このため、電界内に負電荷を帯びた粒子が到達することで、高電位側の電極３３に向かう静電気力を受けて電極３３に吸着される。その結果、集塵ユニット３０に到達した空気中の粒子は集塵基板３５を含む電極３３に捕集される。負電荷を帯びた粒子が捕集された後の空気は、ファン２０による吸い込み力によって電極３３に設けられた通気孔３６を通過して、ファン２０の配される通気口から捕集装置１００Ａ外へ排気される。
【００６０】
以上のように、捕集装置１００Ａでは、除菌に用いられる正負の両極性イオンを発生させるためのイオン発生ユニット１０を用いて、いずれか一方の単極イオンを発生させるよう切り替えて浮遊粒子の帯電用に用いて集塵動作を行なう。そのため、集塵モードにおける動作時には、通過する空気に向けてイオン発生ユニット１０から単極イオンが放出されることになり、たとえば特開２００５−２８３２１２号公報に開示されているような、通常の線状や輪状に高圧電圧を印加することによる発生するイオンを用いて帯電させる場合よりも、効率的に粒子を帯電させることができる。そのため、集塵精度を向上させることができる。
【００６１】
特に、捕集装置１００Ａでは、イオン発生制御部２０３での制御によってイオン発生ユニット１０から正イオンまたは負イオンのいずれの単極イオンも容易に発生させることができる。細菌等の微生物の捕集においては正イオンに帯電させる方が負イオンに帯電させるよりも効率的に捕集されるとも言われている。そのため、集塵モードにおいて正イオンを発生させることで、より効率的に細菌等の微生物を捕集することができる。
【００６２】
また、イオン発生ユニット１０を除菌用のイオン発生装置と集塵時の帯電用のイオン発生装置とを兼ねさせることができるため、両装置用に異なるイオン発生装置を備える構成とするよりも小型化を実現できる。
【００６３】
なお、上述のように、除菌モードの後集塵モードとすることで、除菌モードにおける除菌効果を検証することができる。その際、上述のように、電極３３から集塵基板３５を取り外して観察することができる。そのため、好ましくは、集塵ユニット３０には、図１０に示されるように、電極３３よりも電極３２側に、集塵基板３５の備えられる位置に孔を有した絞り板３７が備えられる。絞り板３７によって、静電気力を受けて電極３３に吸着される負電荷を帯びた粒子は絞り板３７に設けられた孔を通過し、電極３３上のその位置に対応した集塵基板３５に集中的に捕集される。これにより、集塵基板３５での観察を容易にすることができる。
【００６４】
以上の説明では、イオン発生ユニット１０が正負の両極性イオンを発生させるものであり、イオン発生制御部２０３が集塵モードにおいていずれか一方の単極イオンを発生させるとしている。しかしながら、イオン発生ユニット１０として、従来の、単極イオンを発生させるもの、たとえば負イオンを発生させる従来のイオン発生装置を用いることもできる。この場合、制御装置２００はイオン発生制御部２０３を含まなくてもよい。この場合であっても、制御装置２００は上述と同様の制御を行なうことで、捕集装置１０の動作モードを除菌モードと集塵モードとすることができる。すなわち、除菌モードでは発生させた負イオンを捕集装置１０から通気口６１を通って外部に放出させ、集塵モードではファン２０での吸引方向および流量を変化させることで、通気口６１から捕集装置１０内に外部の空気を吸引し、集塵ユニット３０の負イオンで浮遊粒子を帯電させて捕集する。
【００６５】
なお、以上の説明では、図２に示されるように集塵ユニット３０に捕集機構として電極３２と電極３３とが配され、これらの電位差によって電荷された空気中の粒子を引き寄せる方向の電界を発生させることで空気中の粒子を捕集している。しかしながら、捕集機構はこのような電極対を用いるものに限定されず、その他、電荷された空気中の粒子を引き寄せる方向の電界を有する空間を生じせしめるものであればいかなる構成であってもよい。すなわち、ここでの「捕集機構」には、上記電極対そのもののみならず、たとえば電極対などによって生じせしめる、電界を有する空間をも含まれる。
【００６６】
さらに、以上の説明では、イオン発生ユニット１０を含む筐体６０部分とファン２０を含む筐体６０部分とに対して集塵ユニット３０または除菌ユニット５０が接続されることで捕集装置１００Ａが構成されるものとしている。しかしながら、上述のように、集塵ユニット３０に替えて電荷された空気中の粒子を引き寄せる方向の電界を有する空間が用意されてもよい。かかる空間は、たとえば、外付けのユニット（内の空間）として構成されてもよい。そのような場合を含めて、空気中の粒子を捕集するための捕集装置としては、かかる空間に対して捕集可能な粒子を送り込むための構成としての、少なくともイオン発生ユニット１０と発生させるイオンを集塵モードと除菌モードとに応じて切り替えるための制御機構（イオン発生制御部２０３等）とを含む装置が該当する。
【００６７】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態として、導入された空気中の粒子をより集中的に集塵基板上に捕集することができる捕集装置について説明する。
【００６８】
第２の実施の形態にかかる捕集装置１００Ｂは、図１１に示されるように、筐体３１の内部に、捕集装置１００Ａにおいてメッシュ状電極であった電極３２に替えて、針状の電極３２’を含む。針状の電極３２’も電極３３と高圧ユニット３４を間に挟んで電気的に接続され、針状の電極３２’の先端が電極３３に向かう方向となるよう配置される。その他の構成は、捕集装置１００Ａの構成と同様とすることができる。
【００６９】
電極３２’として針状の電極を用いることにより、捕集装置１００Ｂでは、電極３２’と集塵基板３５の電極３２’の直下の位置との間の範囲で電界が構成される。捕集装置１００Ａと同様に、電極３２’と電極３２’との電位差はイオン発生ユニット１０から発生させるイオン極に対応させるものであり、イオン発生ユニット１０から負イオンが放出される場合には電極３２’よりも電極３３が高圧となるよう高電圧が印加される。これにより、電極３２’と集塵基板３５の電極３２’の直下の位置との間の範囲で図１１の矢印Ｅに表わされる向きに電界が構成される。
【００７０】
イオン発生ユニット１０から放出される負イオンによって、その付近を通過する空気中の粒子は負に帯電される。そして、イオン発生ユニット１０からの単極のイオンによって負電荷を帯びた粒子は、電極３２’と集塵基板３５の電極３２’の直下の位置との間に構成されている電界によって、集塵基板３５の、局所的に針状の電極３２’の直下の位置に捕集される。
【００７１】
このように、捕集装置１００Ｂでは、針状の電極３２’を通過する時点で、空気中の粒子はイオン発生ユニット１０から放出されるイオンによって概ね帯電されている。このため、一般的な針状の電極からの放電によってその周囲の空気中の粒子を帯電させて他方の電極に吸着させる捕集方法よりも、空気中の粒子がより効率的に捕集されることになる。
【００７２】
発明者らは、一般的な針状の電極からの放電によってその周囲の空気中の粒子を帯電させて他方の電極に吸着させる捕集方法と、捕集装置１００Ｂにおける捕集方法との両方法で実際の空気中の粒子を捕集し、その結果として、図１２に示された捕集結果を得ている。図１２（Ａ）は一般的な針状の電極からの放電によってその周囲の空気中の粒子を帯電させる捕集方法による捕集結果であり、図１２（Ｂ）はイオン発生ユニット１０から放出されるイオンによって空気中の粒子を帯電させる捕集方法による捕集結果である。いずれも、所定面積分の集塵基板を２０００倍に拡大した顕微鏡写真であり、図１２（Ａ）には２２１個の粒子、図１２（Ｂ）には５５０個の粒子が測定された。これらの比較からも明らかなように、捕集装置１００Ｂにおける捕集方法の方が従来の方法よりも針状の電極３２’直下の捕集効率が約２倍高いことがわかった。
【００７３】
また、捕集装置１００Ｂでも、イオン発生制御部２０３での制御によってイオン発生ユニット１０から正イオンまたは負イオンのいずれの単極イオンも容易に発生させることができる。細菌等の微生物の捕集においては正イオンに帯電させる方が負イオンに帯電させるよりも効率的に捕集されるとも言われている。そのため、集塵モードにおいて正イオンを発生させることで、より局所的かつ効率的に細菌等の微生物を捕集することができる。
【００７４】
なお、捕集装置１００Ｂでも、図１３（Ａ）に表わされたように、好ましくは絞り板３７が設けられる。絞り板３７は、第１の実施の形態において図１０を用いて説明した捕集装置１００Ａの他の例に含まれるものと同じであり、絞り板３７は、針状の電極３２’の先端よりも、空気の導入方向の上流側に設けられる。具体的な形状は、図１３（Ｂ）に表わされるように、集塵基板３５の備えられる位置に対応した位置に孔を有する。
【００７５】
イオン発生ユニット１０からのイオンによって帯電した粒子は絞り板３７に設けられた孔を通過することで、電極３２’近傍から集塵ユニット３０に導入され、電極３２’と集塵基板３５の電極３２’の直下の位置との間に構成されている電界により近い位置に集められる。これにより、導入された空気中の粒子は集塵基板３５により集中的に捕集される。
【００７６】
［第３の実施の形態］
さらに、第１の実施の形態にかかる捕集装置１００Ａと、第２の実施の形態にかかる捕集装置１００Ｂとを組み合わせることもできる。
【００７７】
図１４（Ａ）は、捕集装置１００Ａと捕集装置１００Ｂとを組み合わせた第３の実施の形態にかかる捕集装置１００Ｃの基本構成を示す概略図である。また、図１４（Ｂ）は、捕集装置１００Ｃを長手方向（筒状の高さ方向）に見た図である。
【００７８】
図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）を参照して、捕集装置１００Ｃでは、捕集装置１００Ａに設けられた集塵ユニット３０および除菌ユニット５０と同じ構成の集塵ユニット３０Ａおよび除菌ユニット５０と、捕集装置１００Ｂに設けられた集塵ユニット３０と同じ構成の集塵ユニット３０Ｂとが、いずれも、筐体６０と平行な回転軸４０に当接され、回転軸４０を軸とした回転可動に設けられる。回転軸４０は回転機構４１によって回転する。図１４（Ａ）に示された基本構成は、回転軸４０が回転し、それに伴って筐体６０に集塵ユニット３０Ａが接続されたときの基本構成であり、回転機構４１の回転が制御装置２００によって制御されることで、筐体６０に集塵ユニット３０Ｂまたは除菌ユニット５０が接続される。
【００７９】
上述のように、捕集装置１００Ａに設けられた集塵ユニット３０ではメッシュ状の電極３２を用いているため、集塵基板３５との間に一様の電界が構成される。これにより、集塵基板３５全域に均一に粒子が捕集される。一方、捕集装置１００Ｂに設けられた集塵ユニット３０では、針状の電極３２’を用いているため、電極３２’と集塵基板３５の電極３２’の直下の位置との間の範囲で電界が構成される。これにより、集塵基板３５の電極３２’の直下の位置に局所的に粒子が捕集される。
【００８０】
そこで、捕集装置１００Ｃは集塵モードとしてさらに全体に集塵するモードと局所的に集塵するモードとを有し、制御装置２００は、スイッチ１１０から集塵モードのうちのいずれかの指示を受け付ける。制御装置２００はその指示に応じて回転機構４１の回転を制御することで、対応する側の集塵ユニットを筐体６０に接続させる。
【００８１】
このようにすることで、捕集装置１００Ｃではユーザの指示に従って、全体的に均一な集塵と局所的な集塵とのいずれをも選択的に行なわせることが可能となる。
【００８２】
今回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えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８３】
１ 空気清浄機、１０，１０Ａ，１０Ｂ イオン発生ユニット、１１Ａ，１１Ｂ 電極、１２Ａ，１２Ｂ スイッチ、１３Ａ，１３Ｂ 高圧発生回路、１４，１４Ａ，１４Ｂ 遮蔽板、２０ ファン、３０ 集塵ユニット、３１ 筐体、３２，３２’，３３ 電極、３４ 高圧ユニット、３５ 集塵基板、３６ 通気孔、３７ 絞り板、４０ 回転軸、４１ 回転機構、５０ 除菌ユニット、５１ 筐体、６０ 筐体、６１ 通気口、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 捕集装置、１１０ スイッチ、１５０ 通信部、２００ 制御装置、２０１ 入力部、２０２ 判断部、２０３ イオン発生制御部、２０４ ファン駆動制御部、２０５ ユニット切替制御部、２０６ 印加制御部、３００ ＰＣ、４００ ケーブル。
【技術分野】
【０００１】
この発明は捕集装置に関し、特に、空気中の粒子を捕集するための捕集装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
負イオン、または負イオンおよび正イオンを発生させるためのイオン発生装置があり、従来、該イオン発生装置を用いて空気を除菌することがなされている。
【０００３】
該イオン発生装置での実際の除菌効果を検証する方法として、その空間に捕集装置を設置し、または該イオン発生装置に捕集装置を搭載し、空気中の浮遊粒子を捕集して細菌等である生物由来の粒子であるか否かを分析する方法が考えられる。
【０００４】
空気中の粒子を捕集するための捕集装置としては、たとえば、特開２００５−２８３２１２号公報（以下、特許文献１）が、装置内に導入された空気に対して放電することによって浮遊粒子を帯電させ、集塵電極に吸着させることで、浮遊粒子を捕集する装置を開示している。詳しくは、線状または輪状の金属細線に高圧電圧を印加して放電電極として用い、イオンを発生させる。そして、検出対象の空気を当該金属細線の近傍を通過させることで空気中の浮遊粒子を帯電させ、静電気力を利用して集塵電極で集塵するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２８３２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されているような従来の浮遊粒子を帯電させて捕集する装置は、放電により発生させた単極イオンによって帯電させるものであるため放電電極付近の浮遊粒子、たとえば特許文献１であれば輪状の電極内を通過した浮遊粒子を帯電させるに過ぎず、捕集精度が必ずしも高くない、という問題がある。
【０００７】
一方で、上述のように、イオン発生装置での除菌効果を検証する場合には、同じ空間内、または同じ装置内にイオン発生機構が存在することから、特許文献１のような単極イオンを発生させるための機構と機能的に重複している、という問題がある。
【０００８】
また、特許文献１に開示されているような輪状の電極や針状電極に高電圧を印加することで局所的に浮遊粒子を捕集する構成では、電極付近を通過する塵埃は帯電するが、それ以外の塵埃は帯電されない。そのため、捕集効率向上に限界がある、という問題がある。
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、空気中の粒子を効率的に帯電させることによって捕集精度を高めた捕集装置を提供することを目的の一つとし、さらに、局所的に高効率に空気中の粒子を捕集することのできる捕集装置を提供することを目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、捕集装置は、第１の通気口を有した筐体と、筐体内に配される、正負両イオンを発生可能なイオン発生器と、動作モードを第１のモードと第２のモードとに切り替えるための制御装置とを有し、制御装置は、第１のモードではイオン発生器から正負両イオンを発生させ、第２のモードではイオン発生器から正負イオンのうちのいずれか一方のイオンを発生させる。
【００１１】
好ましくは、捕集装置は、第１の通気口から導入される空気中の粒子を捕集するための捕集機構をさらに備え、イオン発生器は、筐体内であって、第１の通気口と捕集機構との間に配される。
【００１２】
より好ましくは、捕集機構は、筐体内に設置されたときに第１の通気口に向く側に配された第１の電極を含み、筐体は、イオン発生器および捕集機構を挟んで第１の通気口から遠い側に配置される第２の通気口を有する。
【００１３】
より好ましくは、捕集機構は、筐体内に設置されたときに第１の通気口から遠い側に配される第２の電極をさらに含み、制御装置は、第２のモードで、第１の電極と第２の電極との間に、第２のモードでイオン発生器から発生させるイオン極に応じた方向の電位差を生じるように、第１の電極および／または第２の電極に電圧を印加させる。
【００１４】
より好ましくは、第１の電極は通気性を有し、筐体の第１の通気口から第２の通気口へ向かう方向と直交または略直交方向の断面とほぼ等しい面形状である。
【００１５】
より好ましくは、第１の電極は針形状であり、第１の電極の針形状の先端は第２の通気口へ向かう方向に設けられる。
【００１６】
好ましくは、捕集機構は、第２のモードから第１のモードへのモードの切替え時に、筐体内から捕集機構を取り除くための機構をさらに備える。
【００１７】
より好ましくは、第２の電極には捕集基板が配され、捕集基板以外の箇所に通気孔が設けられる。
【００１８】
より好ましくは、捕集機構は、第１の電極と第２の電極との間に、通気孔を有する絞り板をさらに含む。
【００１９】
好ましくは、捕集装置は第１の通気口を通って筐体内外の空気を移動させるためのファンをさらに有し、制御装置は、第１のモードでは筐体内の空気を第１の通気口から筐体外へ排気する気流を発生させ、第２のモードでは第１の通気口を通って筐体外の空気が筐体内に吸引される気流を発生させるよう、ファンの回転方向を制御する。
【００２０】
より好ましくは、制御装置は、第２のモードで発生する気流の流量を第１のモードで発生する気流の流量よりも少なくするよう、ファンの回転量を制御する。
【００２１】
好ましくは、第１のモードは除菌モードであり、第２のモードは捕集モードである。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によると、空気中の粒子の捕集精度を高めることができる。また、除菌装置と捕集装置との両機能を備える場合に、それぞれの別個の装置で実現するよりも小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態にかかる捕集装置の、システム構成例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる捕集装置の基本構成を示す図であって、集塵モードでの構成の具体例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる捕集装置の基本構成を示す図であって、除菌モードでの構成の具体例を示す図である。
【図４】イオン発生ユニットの外観の具体例を示す図である。
【図５】イオン発生ユニットの回路構成の具体例を示す図である。
【図６】図５中の正側の回路構成の具体例を示す図である。
【図７】制御装置の機能構成の具体例を示すブロック図である。
【図８】イオン発生ユニットで発生させるイオンを切り替えるための機構の、他の例を示す図である。
【図９】イオン発生ユニットで発生させるイオンを切り替えるための機構の、他の例を示す図である。
【図１０】第１の実施の形態にかかる捕集装置の基本構成の他の具体例を示す図である。
【図１１】第２の実施の形態にかかる捕集装置の基本構成を示す図であって、集塵モードでの構成の具体例を示す図である。
【図１２】一般的な針状の電極を用いた捕集装置での捕集結果と、第２の実施の形態にかかる捕集装置での捕集結果とのそれぞれを表わした顕微鏡写真である。
【図１３】第２の実施の形態にかかる捕集装置の基本構成の他の具体例を示す図である。
【図１４】第３の実施の形態にかかる捕集装置の基本構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。
【００２５】
実施の形態にかかる捕集装置１００は空気中の埃や生物由来の粒子（細菌等）を捕集するための装置であって、一例として、図１に示されるように、空気清浄機１に含まれるものとする。図１を参照して、捕集装置１００を含む空気清浄機１は、捕集装置１００の他、操作指示を受け付けるためのスイッチ１１０と、制御装置２００とを含む。その他、図示されない、空気を導入するための吸引口、排気するための排気口、などを含む。さらに、空気清浄機１は、記録媒体を装着するための通信部１５０を含む。通信部１５０は、ケーブル４００で外部装置としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３００など接続するためのものであってもよい。または、通信部１５０は、インターネットを介して他の装置と通信するための通信回線を接続するためのものであってもよい。または、通信部１５０は、赤外線通信やインターネット通信などで他の装置と通信するためのものであってもよい。なお、捕集装置１００は、空気清浄機１の他、エアコンなどに組み込まれてもよい。
【００２６】
［第１の実施の形態］
図２および図３を参照して、第１の実施の形態にかかる捕集装置１００Ａは、一方端に絞り孔を有する通気口６１、他方端にファン２０が配された通気口を備えた、内空状の筒状筐体６０を有し、その内部に、イオン発生ユニット１０を含む。イオン発生ユニット１０は、通気口６１付近に配される。
【００２７】
通気口６１の絞り孔の位置をイオン発生ユニット１０の位置と対応させることで、後述するように捕集装置１００Ａ内に吸引される空気をイオン発生ユニット１０付近を通過させることができる。つまり、通気口６１の絞り孔は位置決めとして機能する。また、通気口６１に絞り孔を設けることで捕集装置１００Ａ内に吸引される空気の流量を制限することができ、その結果、捕集装置１００Ａ内の流速を抑えることができる。つまり、通気口６１の絞り孔は流速調整機構としても機能する。しかしながら、通気口６１の絞り孔は必須ではなく、設けられなくてもよい。すなわち通気口６１は、筐体６０の断面と同形状の通気口であってもよい。
【００２８】
筐体６０の、イオン発生ユニット１０とファン２０との間に位置する部分は欠落し、当該部分に、集塵ユニット３０または除菌ユニット５０が接続可能に構成される。図２および図３に示されるように、集塵ユニット３０および除菌ユニット５０は、いずれも、筐体６０と平行な回転軸４０に当接され、回転軸４０を軸とした回転可動に設けられる。回転軸４０は回転機構４１によって回転する。図２に示された基本構成は、回転軸４０が回転し、それに伴って筐体６０に集塵ユニット３０が接続されたときの基本構成であり、図３に示された基本構成は、筐体６０に除菌ユニット５０が接続されたときの基本構成である。
【００２９】
図２を参照して、集塵ユニット３０は、筐体６０とほぼ同径の、内空状の筒状筐体３１を有し、筐体６０と接続されることで、全体として１つの内空状の筒状筐体を構成する。
【００３０】
筐体３１の内部には、高圧ユニット３４を間に挟んで電気的に接続され、長手方向（筒状の高さ方向）に相対して位置する電極３２と電極３３とが配される。電極３２と電極３３とは、いずれも、筐体３１断面をほぼ覆う大きさとする。具体的には、電極３２および電極３３の形状は、図２に表わされているように、集塵ユニット３０の長手方向（筒状の高さ方向）と直交または略直交する方向の断面とほぼ同じ面形状である。そこで、電極３２は通気を確保するための構造を有する。好ましくは電極３２は、メッシュ状電極である（図２の例）。または、電極３２は、５mm〜３０mm程度の径の孔を有した板状電極であってもよい。電極３２も、同様に、１以上の通気孔３６を有した板状電極である。これにより、後述する制御によって集塵ユニット３０を空気が通過しやすくなる。
【００３１】
さらに電極３２の通気孔３６が施されていない位置には、集塵基板３５が配される。集塵基板３５として、たとえば、７５mm×２５mm程度のスライドガラスを採用することで電極３２から集塵基板３５を外してそのまま観察が可能となり、後述する方法で捕集された空気中の粒子の検証が容易となる。
【００３２】
図３を参照して、除菌ユニット５０は、筐体６０とほぼ同径の、内空状の筒状筐体５１を有し、筐体６０と接続されることで、全体として１つの内空状の筒状筐体を構成する。
【００３３】
図４を参照して、イオン発生ユニット１０の具体例としては、２箇所削孔された直方体のケースを有し、該ケースから図示しない１２V程度の直流電源に接続するためのラインが伸びる。２つの孔のほぼ中央には、それぞれ、正極の針状電極１１Ａと、負極の針状電極１１Ｂとが位置する。
【００３４】
図５を参照して、ケース内の回路構成の具体例としては、大きくは、正極側の回路と負極側の回路とからなり、それぞれ、スイッチ１２Ａ，１２Ｂによって、直流電源に接続／非接続となる。各回路は、トランジスタと圧電素子とを有する直流を交流に変換するための変換回路と、高圧発生回路１３Ａ，１３Ｂとを含む。
【００３５】
より詳しくは、正極側の回路については、図６を参照して、スイッチ１２Ａが閉じると、１．５V〜１２V程度である直流電源からの電流は変換回路によって直流に変換され、ダイオードによって正極側に整流された後に保護回路を経て高圧発生回路１３Ａに入力される。高圧発生回路１３Ａは圧電素子を含み、正極側に整流された入力電圧を昇圧させて高電圧を発生させる。高電圧は正極の針状電極１１Ａに供給され、電極１１Ａの先端でコロナ放電が生じる。これにより、正イオンが発生し、電極１１Ａが設けられたイオン発生ユニット１０のケースの孔からケース外に放出される。
【００３６】
負極側の回路についても、図６の回路のダイオードの向きを逆とするのみで、後は同様である。すなわち、スイッチ１２Ｂが閉じると、負極の針状電極１１Ｂの先端でもコロナ放電が生じ、これにより負イオンが発生してケース外に放出される。
【００３７】
ここで、正イオンは、水素イオン（Ｈ+）の周囲に複数の水分子が付随したクラスターイオンであり、Ｈ+（Ｈ2Ｏ）m（ｍは任意の自然数）として表わされる。また負イオンは、酸素イオン（Ｏ2-）の周囲に複数の水分子が付随したクラスターイオンであり、Ｏ2-（Ｈ2Ｏ）n（ｎは任意の自然数）として表わされる。
【００３８】
正イオンおよび負イオンの両極性のイオンを放出する場合には、空気中の正イオンであるＨ+（Ｈ2Ｏ）m（ｍは任意の自然数）と、負イオンであるＯ2-（Ｈ2Ｏ）n（ｎは任意の自然数）とを略同等量発生させることにより、両イオンが空気中の浮遊カビ菌やウィルスの周りを取り囲み、その際に生成される活性種の水酸化ラジカル（・ＯＨ）の作用により、浮遊カビ菌などを除去することが可能となる。
【００３９】
制御装置２００は、イオン発生ユニット１０、ファン２０の図示しない駆動機構、高圧ユニット３４、回転軸４０の回転機構４１、およびスイッチ１１０に接続される。制御装置２００は図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを含み、スイッチ１１０からの操作信号などによってＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムを読み出して実行することで、イオン発生ユニット１０、ファン２０の駆動機構、高圧ユニット３４、および回転軸４０の回転機構４１に対して制御信号を出力し、これらの動作を制御する。
【００４０】
捕集装置１００Ａは、集塵モードと除菌モードと二種類の動作モードを有する。制御装置２００は、スイッチ１１０による操作、または所定のタイミングなどで、これらの動作モードを切り替えるための制御を行なう。制御装置２００は、制御の１つとして、動作モードに応じて回転軸４０の回転機構４１に対して制御信号を出力し、所定角度、回転軸４０を回転させる。これにより、集塵モードのときには図２に示されるように筐体６０に集塵ユニット３０が接続され、除菌モードのときには図３に示されるように筐体６０に除菌ユニット５０が接続される。
【００４１】
図７を参照して、制御装置２００は、スイッチ１１０からの操作信号を受け付けるための入力部２０１と、入力部２０１からの操作信号または所定の処理によって動作モードの切替のタイミングを判断するための判断部２０２と、イオン発生ユニット１０に接続されて、イオン発生ユニット１０でのイオン発生を制御するためのイオン発生制御部２０３と、ファン２０の図示しない駆動機構に接続されて、ファン２０の駆動を制御するためのファン駆動制御部２０４と、回転軸４０の回転機構４１に接続されて、回転軸４０の回転を制御することで集塵ユニット３０と除菌ユニット５０との切替を制御するためのユニット切替制御部２０５と、高圧ユニット３４に接続されて、高圧ユニット３４での電極３２および／または電極３３に対する電圧の印加を制御するための印加制御部２０６とを含む。これら機能は、制御装置２００の図示しないＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムを読み出して実行することでＣＰＵに形成されるものであってもよいし、電気回路等のハードウェアで実現されるものであってもよい。
【００４２】
スイッチ１１０が、動作モードを除菌モードとするための除菌スイッチ、および動作モードを集塵モードとするための集塵スイッチを含む場合、判断部２０２は、これらスイッチの押下を示す操作信号が入力部２０１から入力されたときに、動作モードを指示された動作モードとすると判断する。このように判断されることで、ユーザの指示するタイミングで除菌モード、集塵モードに切り替えることが可能となる。
【００４３】
判断部２０２での他の判断としては、たとえば、スイッチ１１０が除菌スイッチを備え、動作モードとして除菌モードでの動作を開始した後、予め規定した時間の経過の後に集塵モードに切り替えると判断してもよい。このように判断されることで、規定された時間除菌動作が行なわれた後に、集塵動作が自動的に行なわれ、集塵基板３５を観察することで上記規定された時間での除菌の効果を検証することが可能となる。
【００４４】
判断部２０２は、上のようにして動作モードを切り替えるタイミングを判断すると、イオン発生制御部２０３、ファン駆動制御部２０４、ユニット切替制御部２０５、および印加制御部２０６に対して、動作モードを除菌モードから集塵モードに、または集塵モードから除菌モードに切り替えることを指示する制御信号を出力する。イオン発生制御部２０３、ファン駆動制御部２０４、ユニット切替制御部２０５、および印加制御部２０６には、それぞれ、各動作モードでの制御が予め記憶されており、判断部２０２からの制御信号に従って、動作モードを切り替えるための制御を実行する。
【００４５】
イオン発生制御部２０３は、イオン発生ユニット１０の構成が図５に示されたものである場合、各動作モードでの制御として、除菌モードではスイッチ１２Ａ，１２Ｂの両スイッチをＯＮし、集塵モードではスイッチ１２Ａまたはスイッチ１２Ｂのうちの規定されているいずれか一方をＯＮし、他方をＯＦＦする制御を記憶している。従って、イオン発生制御部２０３は、判断部２０２から、動作モードが除菌モードから集塵モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合にはＯＮされているスイッチ１２Ａ，１２Ｂのうちの予め規定されているいずれか一方をＯＦＦし、集塵モードから除菌モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合にはＯＦＦされているスイッチ１２Ａまたはスイッチ１２ＢをＯＮし両スイッチ１２Ａ，１２ＢをＯＮとする。これにより、除菌モードではイオン発生ユニット１０から正負両極のイオンが発生し、集塵モードではイオン発生ユニット１０から正負いずれかの単極のイオンが発生する。
【００４６】
なお、イオン発生ユニット１０の、発生させるイオンを切り替えるための構成は図５のスイッチ１２Ａ，１２Ｂには限定されない。他の構成として、たとえば、図８のように、イオン発生ユニット１０が、ケースに削孔された孔の一方を塞ぐための可動式の遮蔽板１４を備えてもよい。遮蔽板１４は、図示しない駆動機構に接続されて、図８（Ａ）に表わされるいずれの孔も塞がない状態（状態１とする）、図８（Ｂ）に表わされる電極１１Ａが位置する側の孔を塞ぐ状態（状態２とする）、および図８（Ｃ）に表わされる電極１１Ｂが位置する側の孔を塞ぐ状態（状態３とする）のいずれかの状態となるよう、スライド移動する。この構成の場合、イオン発生制御部２０３は、判断部２０２から、動作モードが除菌モードから集塵モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合には遮蔽板１４を状態１から状態２または状態３のうちの予め規定されているいずれか一方を孔を塞ぐ状態となるようスライド移動させ、集塵モードから除菌モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合には遮蔽板１４を状態２または状態３から状態１となるようスライド移動させるための制御信号を、図示しない遮蔽板１４の駆動機構に対して出力する。
【００４７】
または、イオン発生ユニット１０の、発生させるイオンを切り替えるための他の構成として、たとえば、図９のように、イオン発生ユニット１０が、それぞれ遮蔽板１４Ａ，１４Ｂで電極１１Ａが位置する側の孔、電極１１Ｂが位置する側の孔が塞がれた２つのイオン発生ユニット１０Ａ，１０Ｂからなり、それぞれから伸びる直流電源に接続するためのラインの接続状態がスイッチ等によって切替可能としてもよい。ラインの接続状態を切り替えるためのスイッチ等は、図示しない駆動機構に接続されて、イオン発生ユニット１０Ａ，１０Ｂの両方が直流電源に接続された状態（状態１とする）、イオン発生ユニット１０Ａのみが接続されてイオン発生ユニット１０Ｂが接続されない状態（状態２とする）、およびイオン発生ユニット１０Ａが接続されずイオン発生ユニット１０Ｂのみが接続された状態（状態３とする）のいずれかの状態となるよう、接続状態を切り替える。この構成の場合、イオン発生制御部２０３は、判断部２０２から、動作モードが除菌モードから集塵モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合にはラインの接続状態を状態１から状態２または状態３のうちの予め規定されているいずれか一方のイオン発生ユニットのラインが接続された状態となるよう切り替えさせ、集塵モードから除菌モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合にはラインの接続状態を状態２または状態３から状態１となるよう切り替えさせるための制御信号を、図示しないスイッチ等の駆動機構に対して出力する。
【００４８】
このようにすることでも、除菌モードではイオン発生ユニット１０から正負両極のイオンが発生し、集塵モードではイオン発生ユニット１０から正負いずれかの単極のイオンが発生する。
【００４９】
ファン駆動制御部２０４は、各動作モードでの制御として、除菌モードではファン２０の回転方向を送風方向が捕集装置１００Ａから通気口６１側の端部を通って排気される方向、すなわち、図３の矢印Ｂ方向となる向きの回転方向とし、集塵モードではファン２０の回転方向をその逆向き、すなわち図２の矢印Ａ方向となる向きの回転方向とする制御、を記憶している。さらに、ファン２０の回転量（回転速度、または時間当たりの回転回数）を、除菌モードでは大量とし、集塵モードでは少量とする制御を記憶している。具体例としては、除菌モードでは最大４０００L（リットル）／分程度、集塵モードでは最大５０L／分程度とする制御を記憶している。従って、ファン駆動制御部２０４は、判断部２０２から、動作モードが除菌モードから集塵モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合にはファン２０の回転方向を除菌モードのときの回転方向と逆向きとし、かつ回転量を落とし、集塵モードから除菌モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合にはファン２０の回転方向を集塵モードのときの回転方向と逆向きとし、かつ回転量を上げる。これにより、除菌モードではファン２０から外部の空気が捕集装置１００Ａ内部に吸い込まれて通気口６１から排気され、集塵モードでは除菌モードよりも遅い流速で通気口６１から外部の空気が捕集装置１００Ａ内部に吸い込まれる。
【００５０】
ユニット切替制御部２０５は、各動作モードでの制御として、図２、３に曲線矢印で表わされるように、除菌モードでは回転機構４１に回転軸４０を筐体６０の欠落部分に除菌ユニット５０が接続される回転位置まで回転させ、集塵モードでは回転軸４０を筐体６０の欠落部分に集塵ユニット３０が接続される回転位置まで回転させる制御を記憶している。従って、ユニット切替制御部２０５は、判断部２０２から、動作モードが除菌モードから集塵モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合には回転機構４１に回転軸４０を筐体６０の欠落部分に除菌ユニット５０が接続されている回転位置から集塵ユニット３０が接続される回転位置まで回転させ、集塵モードから除菌モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合には集塵ユニット３０が接続されている回転位置から除菌ユニット５０が接続される回転位置まで回転させる。これにより、除菌モードでは筐体６０に除菌ユニット５０が接続されて図３に示される構成となり、集塵モードでは筐体６０に集塵ユニット３０が接続されて図２に示される構成なる。
【００５１】
印加制御部２０６は、各動作モードでの制御として、除菌モードでは高圧ユニット３４で電極３２および電極３３に対する電圧を印加させず、集塵モードでは高圧ユニット３４で電極３２および電極３３の両電極または予め規定された一方の電極に電圧を印加させる制御を記憶している。
【００５２】
電極３２および／または電極３３に印加させる電圧の関係（電位差の方向）は、イオン発生ユニット１０において集塵モードで発生するイオンの種類に関連する。すなわち、集塵モードにおいてイオン発生ユニット１０から負イオンが発生する場合、すなわち、集塵モードにおいてスイッチ１２ＢがＯＮしかつスイッチ１２ＡがＯＦＦする場合、または上記状態２となる場合には、印加制御部２０６は、高圧ユニット３４に、電極３２よりも電極３３が高電位となるよう両電極または予め規定された一方の電極に高電圧を印加させる制御を行なう。集塵モードにおいてイオン発生ユニット１０から正イオンが発生する場合、すなわち、集塵モードにおいてスイッチ１２ＢがＯＦＦしかつスイッチ１２ＡがＯＮする場合、または上記状態２となる場合には、印加制御部２０６は、高圧ユニット３４に、電極３３よりも電極３２が高電位となるよう両電極または予め規定された一方の電極に高電圧を印加させる制御を行なう。
【００５３】
従って、印加制御部２０６は、判断部２０２から、動作モードが除菌モードから集塵モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合には高圧ユニット３４で電極３２および電極３３の両電極または予め規定された一方の電極に電圧を印加させ、集塵モードから除菌モードに切り替わることを示す制御信号が入力された場合には高圧ユニット３４に電極３２および電極３３の両電極または予め規定された一方の電極に対する電圧の印加を終了させる。これにより、除菌モードでは電極３２と電極３３との間に電位差が発生しないものの、集塵モードでは電極３２と電極３３と間に電位差が発生し、これら電極間に電界が構成される。たとえば、高圧ユニット３４が、電極３２よりも電極３３が高電位となるよう両電極または予め規定された一方の電極に高電圧を印加することで、集塵モードでは図２の矢印Ｅに示される向きの電界が生じる。
【００５４】
イオン発生制御部２０３、ファン駆動制御部２０４、ユニット切替制御部２０５、および印加制御部２０６において、判断部２０２からの制御信号にしたがって以上の制御が行なわれることで、各動作モードで捕集装置１００Ａは次のように動作することになる。
【００５５】
すなわち、除菌モードでは、ユニット切替制御部２０５での制御によって筐体６０に除菌ユニット５０が接続され、捕集装置１００Ａは図３の構成となる。この状態でファン駆動制御部２０４での制御によってファン２０が駆動することで、外部の空気が図３の矢印Ｂに示されるようにファン２０から捕集装置１００Ａ内に吸い込まれ、イオン発生ユニット１０の付近を経由して通気口６１から捕集装置１００Ａ外へ排気される。このとき、イオン発生ユニット１０からはイオン発生制御部２０３での制御によって正負の両極性イオンが放出される。上述のようにクラスターイオンであるこれらイオンはファン２０の駆動により付近を経由する気流によって、捕集装置１００Ａ外へ放出される。これにより、捕集装置１００Ａの置かれた空間内の浮遊カビ菌などを除去することが可能となる。
【００５６】
集塵モードでは、ユニット切替制御部２０５での制御によって筐体６０に集塵ユニット３０が接続され、捕集装置１００Ａは図２の構成となる。この状態でファン駆動制御部２０４での制御によってファン２０が駆動することで、外部の空気が図２の矢印Ａに示されるように通気口６１から捕集装置１００Ａ内に吸い込まれ、イオン発生ユニット１０の付近を経由した後に集塵ユニット３０内を通過してファン２０の配される通気口から捕集装置１００Ａ外へ排気される。
【００５７】
イオン発生ユニット１０からはイオン発生制御部２０３での制御によって正イオンまたは負イオンの単極イオンが発生する。イオン発生ユニット１０から負イオンが放出される場合、集塵モードではファン２０で吸い込む流量が除菌モードよりも小さいため、イオン発生ユニット１０付近を通過する空気中の粒子は負に帯電される。
【００５８】
負電荷を帯びた粒子は気流に乗って集塵ユニット３０の電極３２に到達する。電極３２はメッシュ状電極または孔を有した板状電極などの通気性を有した電極であるため、ファン２０による吸い込み力によって、負電荷を帯びた粒子は電極３２を通過して集塵ユニット３０内に到達する。
【００５９】
集塵ユニット３０では、印加制御部２０６での制御によって、イオン発生ユニット１０から負イオンが放出される場合には電極３２よりも電極３３が高圧となるよう高電圧が印加されており、図２の矢印Ｅに示される向きの電界が生じている。このため、電界内に負電荷を帯びた粒子が到達することで、高電位側の電極３３に向かう静電気力を受けて電極３３に吸着される。その結果、集塵ユニット３０に到達した空気中の粒子は集塵基板３５を含む電極３３に捕集される。負電荷を帯びた粒子が捕集された後の空気は、ファン２０による吸い込み力によって電極３３に設けられた通気孔３６を通過して、ファン２０の配される通気口から捕集装置１００Ａ外へ排気される。
【００６０】
以上のように、捕集装置１００Ａでは、除菌に用いられる正負の両極性イオンを発生させるためのイオン発生ユニット１０を用いて、いずれか一方の単極イオンを発生させるよう切り替えて浮遊粒子の帯電用に用いて集塵動作を行なう。そのため、集塵モードにおける動作時には、通過する空気に向けてイオン発生ユニット１０から単極イオンが放出されることになり、たとえば特開２００５−２８３２１２号公報に開示されているような、通常の線状や輪状に高圧電圧を印加することによる発生するイオンを用いて帯電させる場合よりも、効率的に粒子を帯電させることができる。そのため、集塵精度を向上させることができる。
【００６１】
特に、捕集装置１００Ａでは、イオン発生制御部２０３での制御によってイオン発生ユニット１０から正イオンまたは負イオンのいずれの単極イオンも容易に発生させることができる。細菌等の微生物の捕集においては正イオンに帯電させる方が負イオンに帯電させるよりも効率的に捕集されるとも言われている。そのため、集塵モードにおいて正イオンを発生させることで、より効率的に細菌等の微生物を捕集することができる。
【００６２】
また、イオン発生ユニット１０を除菌用のイオン発生装置と集塵時の帯電用のイオン発生装置とを兼ねさせることができるため、両装置用に異なるイオン発生装置を備える構成とするよりも小型化を実現できる。
【００６３】
なお、上述のように、除菌モードの後集塵モードとすることで、除菌モードにおける除菌効果を検証することができる。その際、上述のように、電極３３から集塵基板３５を取り外して観察することができる。そのため、好ましくは、集塵ユニット３０には、図１０に示されるように、電極３３よりも電極３２側に、集塵基板３５の備えられる位置に孔を有した絞り板３７が備えられる。絞り板３７によって、静電気力を受けて電極３３に吸着される負電荷を帯びた粒子は絞り板３７に設けられた孔を通過し、電極３３上のその位置に対応した集塵基板３５に集中的に捕集される。これにより、集塵基板３５での観察を容易にすることができる。
【００６４】
以上の説明では、イオン発生ユニット１０が正負の両極性イオンを発生させるものであり、イオン発生制御部２０３が集塵モードにおいていずれか一方の単極イオンを発生させるとしている。しかしながら、イオン発生ユニット１０として、従来の、単極イオンを発生させるもの、たとえば負イオンを発生させる従来のイオン発生装置を用いることもできる。この場合、制御装置２００はイオン発生制御部２０３を含まなくてもよい。この場合であっても、制御装置２００は上述と同様の制御を行なうことで、捕集装置１０の動作モードを除菌モードと集塵モードとすることができる。すなわち、除菌モードでは発生させた負イオンを捕集装置１０から通気口６１を通って外部に放出させ、集塵モードではファン２０での吸引方向および流量を変化させることで、通気口６１から捕集装置１０内に外部の空気を吸引し、集塵ユニット３０の負イオンで浮遊粒子を帯電させて捕集する。
【００６５】
なお、以上の説明では、図２に示されるように集塵ユニット３０に捕集機構として電極３２と電極３３とが配され、これらの電位差によって電荷された空気中の粒子を引き寄せる方向の電界を発生させることで空気中の粒子を捕集している。しかしながら、捕集機構はこのような電極対を用いるものに限定されず、その他、電荷された空気中の粒子を引き寄せる方向の電界を有する空間を生じせしめるものであればいかなる構成であってもよい。すなわち、ここでの「捕集機構」には、上記電極対そのもののみならず、たとえば電極対などによって生じせしめる、電界を有する空間をも含まれる。
【００６６】
さらに、以上の説明では、イオン発生ユニット１０を含む筐体６０部分とファン２０を含む筐体６０部分とに対して集塵ユニット３０または除菌ユニット５０が接続されることで捕集装置１００Ａが構成されるものとしている。しかしながら、上述のように、集塵ユニット３０に替えて電荷された空気中の粒子を引き寄せる方向の電界を有する空間が用意されてもよい。かかる空間は、たとえば、外付けのユニット（内の空間）として構成されてもよい。そのような場合を含めて、空気中の粒子を捕集するための捕集装置としては、かかる空間に対して捕集可能な粒子を送り込むための構成としての、少なくともイオン発生ユニット１０と発生させるイオンを集塵モードと除菌モードとに応じて切り替えるための制御機構（イオン発生制御部２０３等）とを含む装置が該当する。
【００６７】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態として、導入された空気中の粒子をより集中的に集塵基板上に捕集することができる捕集装置について説明する。
【００６８】
第２の実施の形態にかかる捕集装置１００Ｂは、図１１に示されるように、筐体３１の内部に、捕集装置１００Ａにおいてメッシュ状電極であった電極３２に替えて、針状の電極３２’を含む。針状の電極３２’も電極３３と高圧ユニット３４を間に挟んで電気的に接続され、針状の電極３２’の先端が電極３３に向かう方向となるよう配置される。その他の構成は、捕集装置１００Ａの構成と同様とすることができる。
【００６９】
電極３２’として針状の電極を用いることにより、捕集装置１００Ｂでは、電極３２’と集塵基板３５の電極３２’の直下の位置との間の範囲で電界が構成される。捕集装置１００Ａと同様に、電極３２’と電極３２’との電位差はイオン発生ユニット１０から発生させるイオン極に対応させるものであり、イオン発生ユニット１０から負イオンが放出される場合には電極３２’よりも電極３３が高圧となるよう高電圧が印加される。これにより、電極３２’と集塵基板３５の電極３２’の直下の位置との間の範囲で図１１の矢印Ｅに表わされる向きに電界が構成される。
【００７０】
イオン発生ユニット１０から放出される負イオンによって、その付近を通過する空気中の粒子は負に帯電される。そして、イオン発生ユニット１０からの単極のイオンによって負電荷を帯びた粒子は、電極３２’と集塵基板３５の電極３２’の直下の位置との間に構成されている電界によって、集塵基板３５の、局所的に針状の電極３２’の直下の位置に捕集される。
【００７１】
このように、捕集装置１００Ｂでは、針状の電極３２’を通過する時点で、空気中の粒子はイオン発生ユニット１０から放出されるイオンによって概ね帯電されている。このため、一般的な針状の電極からの放電によってその周囲の空気中の粒子を帯電させて他方の電極に吸着させる捕集方法よりも、空気中の粒子がより効率的に捕集されることになる。
【００７２】
発明者らは、一般的な針状の電極からの放電によってその周囲の空気中の粒子を帯電させて他方の電極に吸着させる捕集方法と、捕集装置１００Ｂにおける捕集方法との両方法で実際の空気中の粒子を捕集し、その結果として、図１２に示された捕集結果を得ている。図１２（Ａ）は一般的な針状の電極からの放電によってその周囲の空気中の粒子を帯電させる捕集方法による捕集結果であり、図１２（Ｂ）はイオン発生ユニット１０から放出されるイオンによって空気中の粒子を帯電させる捕集方法による捕集結果である。いずれも、所定面積分の集塵基板を２０００倍に拡大した顕微鏡写真であり、図１２（Ａ）には２２１個の粒子、図１２（Ｂ）には５５０個の粒子が測定された。これらの比較からも明らかなように、捕集装置１００Ｂにおける捕集方法の方が従来の方法よりも針状の電極３２’直下の捕集効率が約２倍高いことがわかった。
【００７３】
また、捕集装置１００Ｂでも、イオン発生制御部２０３での制御によってイオン発生ユニット１０から正イオンまたは負イオンのいずれの単極イオンも容易に発生させることができる。細菌等の微生物の捕集においては正イオンに帯電させる方が負イオンに帯電させるよりも効率的に捕集されるとも言われている。そのため、集塵モードにおいて正イオンを発生させることで、より局所的かつ効率的に細菌等の微生物を捕集することができる。
【００７４】
なお、捕集装置１００Ｂでも、図１３（Ａ）に表わされたように、好ましくは絞り板３７が設けられる。絞り板３７は、第１の実施の形態において図１０を用いて説明した捕集装置１００Ａの他の例に含まれるものと同じであり、絞り板３７は、針状の電極３２’の先端よりも、空気の導入方向の上流側に設けられる。具体的な形状は、図１３（Ｂ）に表わされるように、集塵基板３５の備えられる位置に対応した位置に孔を有する。
【００７５】
イオン発生ユニット１０からのイオンによって帯電した粒子は絞り板３７に設けられた孔を通過することで、電極３２’近傍から集塵ユニット３０に導入され、電極３２’と集塵基板３５の電極３２’の直下の位置との間に構成されている電界により近い位置に集められる。これにより、導入された空気中の粒子は集塵基板３５により集中的に捕集される。
【００７６】
［第３の実施の形態］
さらに、第１の実施の形態にかかる捕集装置１００Ａと、第２の実施の形態にかかる捕集装置１００Ｂとを組み合わせることもできる。
【００７７】
図１４（Ａ）は、捕集装置１００Ａと捕集装置１００Ｂとを組み合わせた第３の実施の形態にかかる捕集装置１００Ｃの基本構成を示す概略図である。また、図１４（Ｂ）は、捕集装置１００Ｃを長手方向（筒状の高さ方向）に見た図である。
【００７８】
図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）を参照して、捕集装置１００Ｃでは、捕集装置１００Ａに設けられた集塵ユニット３０および除菌ユニット５０と同じ構成の集塵ユニット３０Ａおよび除菌ユニット５０と、捕集装置１００Ｂに設けられた集塵ユニット３０と同じ構成の集塵ユニット３０Ｂとが、いずれも、筐体６０と平行な回転軸４０に当接され、回転軸４０を軸とした回転可動に設けられる。回転軸４０は回転機構４１によって回転する。図１４（Ａ）に示された基本構成は、回転軸４０が回転し、それに伴って筐体６０に集塵ユニット３０Ａが接続されたときの基本構成であり、回転機構４１の回転が制御装置２００によって制御されることで、筐体６０に集塵ユニット３０Ｂまたは除菌ユニット５０が接続される。
【００７９】
上述のように、捕集装置１００Ａに設けられた集塵ユニット３０ではメッシュ状の電極３２を用いているため、集塵基板３５との間に一様の電界が構成される。これにより、集塵基板３５全域に均一に粒子が捕集される。一方、捕集装置１００Ｂに設けられた集塵ユニット３０では、針状の電極３２’を用いているため、電極３２’と集塵基板３５の電極３２’の直下の位置との間の範囲で電界が構成される。これにより、集塵基板３５の電極３２’の直下の位置に局所的に粒子が捕集される。
【００８０】
そこで、捕集装置１００Ｃは集塵モードとしてさらに全体に集塵するモードと局所的に集塵するモードとを有し、制御装置２００は、スイッチ１１０から集塵モードのうちのいずれかの指示を受け付ける。制御装置２００はその指示に応じて回転機構４１の回転を制御することで、対応する側の集塵ユニットを筐体６０に接続させる。
【００８１】
このようにすることで、捕集装置１００Ｃではユーザの指示に従って、全体的に均一な集塵と局所的な集塵とのいずれをも選択的に行なわせることが可能となる。
【００８２】
今回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えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８３】
１ 空気清浄機、１０，１０Ａ，１０Ｂ イオン発生ユニット、１１Ａ，１１Ｂ 電極、１２Ａ，１２Ｂ スイッチ、１３Ａ，１３Ｂ 高圧発生回路、１４，１４Ａ，１４Ｂ 遮蔽板、２０ ファン、３０ 集塵ユニット、３１ 筐体、３２，３２’，３３ 電極、３４ 高圧ユニット、３５ 集塵基板、３６ 通気孔、３７ 絞り板、４０ 回転軸、４１ 回転機構、５０ 除菌ユニット、５１ 筐体、６０ 筐体、６１ 通気口、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 捕集装置、１１０ スイッチ、１５０ 通信部、２００ 制御装置、２０１ 入力部、２０２ 判断部、２０３ イオン発生制御部、２０４ ファン駆動制御部、２０５ ユニット切替制御部、２０６ 印加制御部、３００ ＰＣ、４００ ケーブル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通気口を有した筐体と、
前記筐体内に配される、正負両イオンを発生可能なイオン発生器と、
動作モードを第１のモードと第２のモードとに切り替えるための制御装置とを有し、
前記制御装置は、前記第１のモードでは前記イオン発生器から正負両イオンを発生させ、前記第２のモードでは前記イオン発生器から正負イオンのうちのいずれか一方のイオンを発生させる、捕集装置。
【請求項２】
前記第１の通気口から導入される空気中の粒子を捕集するための捕集機構をさらに備え、
前記イオン発生器は、前記筐体内であって、前記第１の通気口と前記捕集機構との間に配される、請求項１に記載の捕集装置。
【請求項３】
前記捕集機構は、前記筐体内に設置されたときに前記第１の通気口に向く側に配された第１の電極を含み、
前記筐体は、前記イオン発生器および前記捕集機構を挟んで前記第１の通気口から遠い側に配置される第２の通気口を有する、請求項２に記載の捕集装置。
【請求項４】
前記捕集機構は、前記筐体内に設置されたときに前記第１の通気口から遠い側に配される第２の電極をさらに含み、
前記制御装置は、前記第２のモードで、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、前記第２のモードで前記イオン発生器から発生させるイオン極に応じた方向の電位差を生じるように、前記第１の電極および／または前記第２の電極に電圧を印加させる、請求項３に記載の捕集装置。
【請求項５】
前記第１の電極は通気性を有し、前記筐体の前記第１の通気口から前記第２の通気口へ向かう方向と直交または略直交方向の断面とほぼ等しい面形状である、請求項３または４に記載の捕集装置。
【請求項６】
前記第１の電極は針形状であり、前記第１の電極の針形状の先端は前記第２の通気口へ向かう方向に設けられる、請求項３または４に記載の捕集装置。
【請求項７】
前記第２のモードから前記第１のモードへのモードの切替え時に、前記筐体内から前記捕集機構を取り除くための機構をさらに備える、請求項２〜６のいずれかに記載の捕集装置。
【請求項８】
前記第２の電極には捕集基板が配され、前記捕集基板以外の箇所に通気孔が設けられる、請求項４〜７のいずれかに記載の捕集装置。
【請求項９】
前記捕集機構は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、通気孔を有する絞り板をさらに含む、請求項４〜８のいずれかに記載の捕集装置。
【請求項１０】
前記第１の通気口を通って前記筐体内外の空気を移動させるためのファンをさらに有し、
前記制御装置は、前記第１のモードでは前記筐体内の空気を前記第１の通気口から前記筐体外へ排気する気流を発生させ、前記第２のモードでは前記第１の通気口を通って前記筐体外の空気が前記筐体内に吸引される気流を発生させるよう、前記ファンの回転方向を制御する、請求項１〜９のいずれかに記載の捕集装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記第２のモードで発生する気流の流量を前記第１のモードで発生する気流の流量よりも少なくするよう、前記ファンの回転量を制御する、請求項１０に記載の捕集装置。
【請求項１２】
前記第１のモードは除菌モードであり、
前記第２のモードは捕集モードである、請求項１〜１１のいずれかに記載の捕集装置。
【請求項１】
第１の通気口を有した筐体と、
前記筐体内に配される、正負両イオンを発生可能なイオン発生器と、
動作モードを第１のモードと第２のモードとに切り替えるための制御装置とを有し、
前記制御装置は、前記第１のモードでは前記イオン発生器から正負両イオンを発生させ、前記第２のモードでは前記イオン発生器から正負イオンのうちのいずれか一方のイオンを発生させる、捕集装置。
【請求項２】
前記第１の通気口から導入される空気中の粒子を捕集するための捕集機構をさらに備え、
前記イオン発生器は、前記筐体内であって、前記第１の通気口と前記捕集機構との間に配される、請求項１に記載の捕集装置。
【請求項３】
前記捕集機構は、前記筐体内に設置されたときに前記第１の通気口に向く側に配された第１の電極を含み、
前記筐体は、前記イオン発生器および前記捕集機構を挟んで前記第１の通気口から遠い側に配置される第２の通気口を有する、請求項２に記載の捕集装置。
【請求項４】
前記捕集機構は、前記筐体内に設置されたときに前記第１の通気口から遠い側に配される第２の電極をさらに含み、
前記制御装置は、前記第２のモードで、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、前記第２のモードで前記イオン発生器から発生させるイオン極に応じた方向の電位差を生じるように、前記第１の電極および／または前記第２の電極に電圧を印加させる、請求項３に記載の捕集装置。
【請求項５】
前記第１の電極は通気性を有し、前記筐体の前記第１の通気口から前記第２の通気口へ向かう方向と直交または略直交方向の断面とほぼ等しい面形状である、請求項３または４に記載の捕集装置。
【請求項６】
前記第１の電極は針形状であり、前記第１の電極の針形状の先端は前記第２の通気口へ向かう方向に設けられる、請求項３または４に記載の捕集装置。
【請求項７】
前記第２のモードから前記第１のモードへのモードの切替え時に、前記筐体内から前記捕集機構を取り除くための機構をさらに備える、請求項２〜６のいずれかに記載の捕集装置。
【請求項８】
前記第２の電極には捕集基板が配され、前記捕集基板以外の箇所に通気孔が設けられる、請求項４〜７のいずれかに記載の捕集装置。
【請求項９】
前記捕集機構は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、通気孔を有する絞り板をさらに含む、請求項４〜８のいずれかに記載の捕集装置。
【請求項１０】
前記第１の通気口を通って前記筐体内外の空気を移動させるためのファンをさらに有し、
前記制御装置は、前記第１のモードでは前記筐体内の空気を前記第１の通気口から前記筐体外へ排気する気流を発生させ、前記第２のモードでは前記第１の通気口を通って前記筐体外の空気が前記筐体内に吸引される気流を発生させるよう、前記ファンの回転方向を制御する、請求項１〜９のいずれかに記載の捕集装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記第２のモードで発生する気流の流量を前記第１のモードで発生する気流の流量よりも少なくするよう、前記ファンの回転量を制御する、請求項１０に記載の捕集装置。
【請求項１２】
前記第１のモードは除菌モードであり、
前記第２のモードは捕集モードである、請求項１〜１１のいずれかに記載の捕集装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１０４５７８（Ｐ２０１１−１０４５７８Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２２７１８（Ｐ２０１０−１２２７１８）
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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