JP2629661B2 - 電気集塵機用パルス電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気集塵機用パルス電源
装置に係り、特に電源コンデンサに蓄積した電荷をスイ
ッチによって急激に放出し、パルストランスで昇圧する
ことによりパルス電圧を電気集塵機に印加する電気集塵
機用パルス電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電気集塵機用パルス電源
装置としては、図５に示すようなものがある。同図に示
すように、この電気集塵機用パルス電源装置は、交流電
源１から充電用のサイリスタ２及びコイル３を経由して
充電される電源コンデンサ４と、パルストランス２７の
漏れインダクタンス及び電気集塵機９の静電容量からな
るＬ−Ｃ振動回路に、パルス起動のためのスイッチング
手段であるサイリスタ２５と、このサイリスタ２５と並
列に逆方向導通のダイオード２６を設け、電源コンデン
サ４に蓄えていた電荷をサイリスタ２５の起動により、
結合コンデンサ８を介して負荷である電気集塵機９の静
電容量に供給した後、振動の次の半周期の間にダイオー
ド２６を通して再び電荷を電源コンデンサ４に戻し、こ
れにより電気集塵機９にパルス電圧を印加するようにし
ている。

【０００３】また、前記電気集塵機９には直流電源１１
からコイル１０を介して直流ベース電圧が印加されてお
り、この直流ベース電圧に前記パルス電圧が重畳され
る。尚、結合コンデンサ８はパルス発生部を直流的に直
流電源１１から分離するとともに、パルス電圧を直流ベ
ース電圧に重畳させる働きをする。上記従来の電気集塵
機用パルス電源装置による電気集塵機９の放電極への印
加電圧波形を見ると、図６のようになっている。即ち、
放電極の電圧は、サイリスタ２５の起動により、Ｌ−Ｃ
振動回路の静電容量とリアクタンスで定まる周期で振動
を始め、直流ベース電圧レベルから上昇して再び下降す
る。

【０００４】ところが、元の直流ベース電圧に戻る前
に、同図中の点Ｐで、この振動は止まる。これはコロナ
放電によるエネルギ消費や振動回路にもエネルギロスが
あるため、その分回収時の振幅が小さくなるからであ
る。戻りきれずに残った電圧は、回収されることなく電
気集塵機９を含む二次回路の定数で決まる減衰振動をし
ながら直流ベース電圧に戻る。この減衰振動は無駄な電
力消費ともなる。

【０００５】また、この波形が示すように従来のＬ−Ｃ
振動を用いたパルス電源では、パルス幅は回路の静電容
量とリアクタンスで定まってしまうが、パルス荷電を行
う高抵抗ダストを捕集する電気集塵機に対しては、パル
ス電圧の立ち上がりが極力速く、且つ捕集ダストの電気
抵抗率に応じて抵抗率が高くなるほどパルス幅を狭くし
た方が良い。

【０００６】そこで、本願特許出願人は、図７に示すよ
うな電気集塵機用パルス電源装置を提案した（特願平３
−７６１２３号明細書）。この電気集塵機用パルス電源
装置は、図５に示したダイオード２６の代わりにサイリ
スタ６及びゲートトリガ回路１２を設け、サイリスタ２
５、６をゲートトリガ回路１２によって以下のように制
御するようにしている。

【０００７】まず、ゲートトリガ回路１２でサイリスタ
５をトリガして導通状態にすると、電源コンデンサ４か
ら電流がパルストランス２７に流れ込み、パルストラン
ス２７の二次側には急峻に立ち上がる階段状の電圧が発
生し、結合コンデンサ８によって直流電源１１からの直
流ベース電圧に重畳されて電気集塵機９に印加される。

【０００８】この立ち上がり時間は、パルストランス２
７の漏れリアクタンスと電気集塵機９の放電極、集塵極
間の静電容量、結合コンデンサ８と電源コンデンサ４の
静電容量により決まる。また、電圧は前記各素子の値と
電源コンデンサ４の電圧、パルストランス２７の巻線比
で定まる。電圧が立ち上がった後は、サイリスタ２５は
非導通状態に戻り、サイリスタ２５を導通したことによ
る電圧の変化は終わり、一定のパルスピーク値の電圧が
放電極に印加される。放電極電圧はコロナ放電により徐
々にエネルギを消費するが、高い電圧を保ち続ける（図
８参照）。

【０００９】次に、任意の時間経過後、今度は逆向きに
導通するサイリスタ６をトリガすると、放電極電圧は急
速に立ち下がり、パルストランス２７の一次側ではコイ
ルから電源コンデンサ４に逆戻りする電流が流れ、初め
に供給したエネルギのうちコロナ放電により消費されな
かった残余の電流が電源コンデンサ４に戻る。以上の動
作により、電気集塵機９に矩形状のパルス電圧が印加さ
れる。パルス電圧の大きさは電源コンデンサ４の充電電
圧の調整により、またパルス幅はゲートトリガ回路１２
による２つのサイリスタ２５、６のトリガ間隔の調整に
より可変できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記図７に示した電気
集塵機用パルス電源装置によれば、立ち上がりの速い矩
形状の高圧パルスで、パルス幅を調整することができる
が、図５に示した電気集塵機用パルス電源装置と同様
に、電源コンデンサ４から供給したエネルギは、コロナ
放電によるエネルギ消費や、パルストランス２７による
ロスで一部消費されるが、サイリスタ６の導通により、
パルス波尾の電圧を直流電源１１の電圧まで低下させる
とき、パルスピーク電圧の低下が原因となって、その電
圧は元の直流ベース電圧レベルまで低下することがな
い。

【００１１】図８はこのときの放電極の電圧の様子を示
すグラフであり、サイリスタ６の動作により電圧は立ち
下がるが、元の直流ベース電圧のレベルまで戻らず、図
中の点Ｐで止まってしまう。この低下しきれずに残った
エネルギは、電気集塵機９を含む二次側回路の定数で決
まる比較的長い減衰振動をしながら無駄に消費される。

【００１２】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、パルス波尾電圧を極力低い値にして不要なコロ
ナ放電を減少させるとともに、パルス幅を任意に調整す
ることができる電気集塵機用パルス電源装置を提供する
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、電源コンデンサに蓄積した電荷を一方向導
通可能な第１のスイッチ手段を導通状態にしてパルスト
ランスに供給し、該パルストランスで昇圧した高電圧を
電気集塵機に印加し、所定時間後に前記第１のスイッチ
手段と異なる方向のみ導通可能な第２のスイッチ手段を
導通状態にして前記電気集塵機に蓄積された電荷を前記
電源コンデンサに帰還させることにより、所定のパルス
幅をもった略矩形状のパルス高電圧を電気集塵機に供給
する電気集塵機用パルス電源装置において、前記パルス
トランスの電源コンデンサ側に中間タップを設け、前記
第１のスイッチ手段を前記中間タップと電源コンデンサ
との間に配設したことを特徴としている。

【００１４】

【作用】本発明によれば、パルストランスの電源コンデ
ンサ側に中間タップを設け、第１のスイッチ手段はこの
中間タップと電源コンデンサとの間に配設するようにし
ている。即ち、電気集塵機にパルス電圧を印加するとき
のパルストランスの電源コンデンサ側のコイル巻数より
も、前記電気集塵機に蓄積された電荷を電源コンデンサ
に回収するときのパルストランスの電源コンデンサ側の
コイル巻数を増やし、回収時の電圧を上げて電源コンデ
ンサに戻すようにしている。これにより、パルス電圧を
効率よく立ち下げ、回収効率を上げるようにしている。

【００１５】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る電気集塵
機用パルス電源装置の好ましい実施例を詳述する。図１
は本発明に係る電気集塵機用パルス電源装置の一実施例
を示す回路図である。同図に示すように、パルス発生回
路は、主として交流電源電圧の位相角制御と整流により
所定の直流電圧に充電される電源コンデンサ４、電源コ
ンデンサ４とパルストランス７の一次側コイルの中間タ
ップとの間に配設され該電源コンデンサ４に蓄えられた
電荷を放出する方向に導通可能なサイリスタ５、電源コ
ンデンサ４とパルストランス７の一次側コイルの他の端
子との間に配設され前記サイリスタ５と導通の向きが逆
に接続されたサイリスタ６、パルストランス７の二次側
コイルの端子と電気集塵機９の放電極との間に配設され
た結合コンデンサ８、及び直流ベース電圧を電気集塵機
９に印加するための直流電源１１、パルス電圧が直流電
源側に侵入することを防ぐコイル１０から構成されてい
る。

【００１６】次に、上記構成の電気集塵機用パルス電源
装置の作用について説明する。先ず、サイリスタ５のゲ
ートをゲートトリガ回路１２でトリガして導通状態に
し、電源コンデンサ４の電圧をパルストランス７の中間
タップに印加する。このとき、電源コンデンサ４からパ
ルストランス７に電流が流れ込み、パルストランス７の
二次側には急峻に立ち上がる階段状の電圧が発生し、結
合コンデンサ８によって直流電源１１からの直流ベース
電圧に重畳されて電気集塵機９の放電極に印加される。

【００１７】この立ち上がり時間は、パルストランス７
の漏れリアクタンスと電気集塵機９の放電極、集塵極間
の静電容量、結合コンデンサ８と電源コンデンサ４の静
電容量により決まる。また、電圧は前記各素子の値と電
源コンデンサ４の電圧、パルストランス７の巻線比（一
次側コイルの中間タップまでの巻線と二次側コイルの巻
線との比）で定まる。

【００１８】電圧が立ち上がった後は、サイリスタ５は
非導通状態に戻り、サイリスタ５を導通したことによる
電圧の変化は終わり、一定のパルスピーク値の電圧が放
電極に印加される。放電極電圧はコロナ放電により徐々
にエネルギを消費するが、高い電圧を保ち続ける（図２
参照）。次に、任意の時間経過後、今度は逆向きに導通
するサイリスタ６をトリガすると、放電極電圧は急速に
立ち下がり、パルストランス７の一次側ではコイルから
電源コンデンサ４に逆戻りする電流が流れ、初めに供給
したエネルギのうちコロナ放電により消費されなかった
残余の電流が電源コンデンサ４に戻る。

【００１９】以上の動作により、電気集塵機９に矩形状
のパルス電圧が印加される。パルス電圧の大きさは電源
コンデンサ４の充電電圧の調整により、またパルス幅は
ゲートトリガ回路１２による２つのサイリスタ５、６の
トリガ間隔の調整により可変できる。さて、サイリスタ
５をパルストランス７の一次側コイルの中間タップに接
続したことによる作用効果について説明する。

【００２０】サイリスタ５をパルストランス７の一次側
コイルの中間タップに接続したことにより、電気集塵機
９に蓄積された電荷を電源コンデンサ４に回収するとき
のパルストランス７の一次側のコイル巻数は、電気集塵
機９にパルス電圧を印加するときのパルストランス７の
一次側コイルの巻数よりも多くなる。これにより、回収
時の電圧は、中間タップを設けないときよりも大きくな
り、電気集塵機９の蓄積電荷を電源コンデンサ４に効率
よく回収させることができる。

【００２１】図２は本実施例による電圧波形を示してお
り、パルス電圧はほぼ直流ベース電圧レベルまでを立ち
下げられる。図３は図１に示した電気集塵機用パルス電
源装置の消費電力を表す曲線ａと、図７に示した電気集
塵機用パルス電源装置消費電力を表す曲線ｂとを示した
グラフである。これらの曲線ａ、ｂの比較からも明らか
なように、本発明によれば消費電力を大幅に低減するこ
とが可能になる。

【００２２】図４は本発明に係る電気集塵機用パルス電
源装置の他の実施例を示す回路図である。この電気集塵
機用パルス電源装置は、回収時にトリガ可能な３つのサ
イリスタ１６、１７、１８が設けられており、トリガす
るサイリスタを選択することにより、回収時の巻線比を
変えることができる。コロナ放電の消費エネルギは、処
理ガス温度や電極へのダスト付着状態及びパルス幅によ
り変化し、タップ固定ではエネルギ回収率が変わってく
るが、この実施例によれば、パルス発生回路の消費電力
を監視しながら適当なタップを使用することにより回収
効率を改善することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電気集
塵機用パルス電源装置によれば、任意のパルス幅の矩形
波パルス電圧を供給することができ、しかも回収効率の
改善により消費電力の少ない電気集塵機用パルス電源装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る電気集塵機用パルス電源装
置の一実施例を示す回路図である。

【図２】図２は図１の電気集塵機用パルス電源装置によ
って発生されるパルスの電圧波形を示すグラフである。

【図３】図３は図１に示した電気集塵機用パルス電源装
置の消費電力を表す曲線ａと、図７に示した電気集塵機
用パルス電源装置消費電力を表す曲線ｂとを示したグラ
フである。

【図４】図４は本発明に係る電気集塵機用パルス電源装
置の他の実施例を示す回路図である。

【図５】図５は従来の電気集塵機用パルス電源装置の一
例を示す回路図である。

【図６】図６は図５の電気集塵機用パルス電源装置によ
って発生されるパルスの電圧波形を示すグラフである。

【図７】図７は従来の電気集塵機用パルス電源装置の他
の例を示す回路図である。

【図８】図８は図７の電気集塵機用パルス電源装置によ
って発生されるパルスの電圧波形を示すグラフである。

【符号の説明】

１…交流電源 ２…充電用のサイリスタ ３、１０…コイル ４…電源コンデンサ ５、６、１６、１７、１８…パルス発生用のサイリスタ ７…パルストランス ８…結合コンデンサ ９…電気集塵機 １１…直流電源 １２…ゲートトリガ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−80455（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−310252（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−126048（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源コンデンサに蓄積した電荷を一方向
   導通可能な第１のスイッチ手段を導通状態にしてパルス
   トランスに供給し、該パルストランスで昇圧した高電圧
   を電気集塵機に印加し、所定時間後に前記第１のスイッ
   チ手段と異なる方向のみ導通可能な第２のスイッチ手段
   を導通状態にして前記電気集塵機に蓄積された電荷を前
   記電源コンデンサに帰還させることにより、所定のパル
   ス幅をもった略矩形状のパルス高電圧を電気集塵機に供
   給する電気集塵機用パルス電源装置において、 前記パルストランスの電源コンデンサ側に中間タップを
   設け、前記第１のスイッチ手段を前記中間タップと電源
   コンデンサとの間に配設したことを特徴とする電気集塵
   機用パルス電源装置。