JP2689997B2 - 電気集塵機の電源装置 - Google Patents

電気集塵機の電源装置

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JP2689997B2 JP3076123A JP7612391A JP2689997B2 JP 2689997 B2 JP2689997 B2 JP 2689997B2 JP 3076123 A JP3076123 A JP 3076123A JP 7612391 A JP7612391 A JP 7612391A JP 2689997 B2 JP2689997 B2 JP 2689997B2
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章男 赤坂
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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の電源装置に
係り、特に矩形状のパルス高電圧を出力するに好適な電
気集塵機の電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、電気集塵機で高抵抗ダストを捕集
するのに、コロナ放電開始電圧前後の直流バイアス電圧
を電気集塵機に加え、更に数パルス/秒以上の高圧パル
ス電圧を重畳するパルス荷電方式が採用されている。ボ
イラ等の発塵源からのダストは電気集塵機で捕集される
が、ボイラの燃焼状態や燃料の性状変化により、発生す
るダストの電気抵抗率,粒径等も変動する。これにとも
ない、電気集塵機にパルス電圧を加えるパルス電源のパ
ルス波形を変化させる必要がある。例えば、ダストの電
気抵抗率が低い方に変わったときは、パルス幅を広くし
て電気集塵機に加えるパルス電力を大きくした方が集塵
性能は向上する。逆に、ダストの電気抵抗率が高くなっ
たときは、パルス幅を狭くしてパルス電流を小さくする
必要がある。
【0003】高抵抗ダストの捕集が困難な原因は、逆電
離現象の発生が大きく影響している。逆電離現象はダス
トの電気抵抗率が1011Ωcmを越えた場合、集塵極上の
ダスト層を流れる電流と抵抗によりダスト層単位厚さ当
たりに加わる電圧がダスト層の絶縁破壊電圧を越える
と、ダスト層内で部分放電が発生して、放電線からの放
電によりダストに帯電しているのと逆極性のイオンが集
塵板から放電線に向かって流れ、このとき放電線と集塵
板間の空間にあるダストの帯電量を低下させ、電気集塵
機の集塵性能が低下する現象をいう。
【0004】このような高抵抗ダストをパルス荷電で効
率よく捕集するには、 パルス波の立ち上がりを速くして放電極上の電流分布
の不均一を極力小さくし、部分的な逆電離を防止する。 電流をダスト抵抗が高いときは少なく、抵抗の低いと
きは多く調整し、逆電離の発生しない範囲で電圧,電流
を高く保ち、集塵空間の電界強度を高める。
【0005】パルス幅をダストの電気抵抗率に応じ
て、出来るだけ電流密度の高い時間を長くすることでダ
ストの帯電量を多くとる。 等の対策が考えられている。これらから電気集塵機にパ
ルス荷電する時の最適な電圧波形は、立ち上がりが急峻
でダスト物性に合わせて電流の調整ができる、即ちパル
ス幅の調整可能な矩形波パルス電圧波形と考えられる。
従来のパルス荷電方式用の電源装置としてはコンデ
ンサに蓄電した電荷をスパークギャップを通じて電気集
塵機に供給するもの、コンデンサに蓄積した電荷をサ
イリスタとリアクトルを通じて電気集塵機に供給し、か
つ、電気集塵機のキャパシタンスと前記リアクトルのL
C振動を利用して電気集塵機に供給した電荷をダイオー
ドを経て再びコンデンサに回収するものがある。
【0006】図4はスパークギャップを用いたパルス荷
電方式の一例を示す回路図である。同図において、直流
電源1により抵抗器2を介して電源コンデンサ3が充電
され、電源コンデンサ3の端子電圧がスパークギャップ
4のスパーク電圧以上になると、スパークギャップ4は
火花放電により短絡する。このとき、電源コンデンサ3
に蓄えられていた電荷はスパークギャップ4を通して抵
抗器6に流れ、パルス電圧が発生する。尚、図4に於い
て、8は結合コンデンサ、9は直流電源、10は電気集
塵機であり、電気集塵機10は放電極12と集塵極14
とから構成される。
【0007】上記パルス電圧の波形は、図5に示すよう
に三角波状となり、このパルスの波尾形状は抵抗6によ
って定まり、パルス幅を調節することはできない。ま
た、図6はLC振動を用いたパルス荷電方式の例を示す
図である。同図において、10は電気集塵機、20は直
流電源、30は高電圧パルス発生回路である。
【0008】直流電源20は、交流電源21、サイリス
タ22、昇圧トランス23、ダイオード24から構成さ
れる。また、高電圧パルス発生回路30は、電源コンデ
ンサ3、交流電源31、サイリスタ32、34、ダイオ
ード35、コイル36、昇圧トランス38、及び結合コ
ンデンサ8から構成される。このような構成の電気集塵
機では、集塵機10の放電極12と集塵極14との電極
間に直流電源20からベース電圧が印加され、又、高電
圧パルス発生回路30から高電圧パルスがベース電圧に
重畳されて印加されるようになっている。
【0009】即ち、交流電源21からの電圧は、昇圧ト
ランス23によって昇圧され、ダイオード24により直
流に整流され、放電極12と集塵極14との間にベース
電圧として印加される。一方、パルス発生回路30では
サイリスタ32のゲートに電圧が印加されて導通され、
交流電源31からの電圧が整流されて電源コンデンサ3
に充電される。そして、サイリスタ34をトリガするこ
とにより、電源コンデンサ3に充電された電荷をコイル
36及び放電極12と集塵極14により形成されたキャ
パシタ間のL−C振動により電気集塵機の放電極12と
集塵極14との間にパルス電圧を印加するようにしてい
る。
【0010】このパルス波形は、図7に示すようにスイ
ッチング素子であるサイリスタ34とダイオード35の
働きによりサイン波の一周期となる。この方式ではLC
振動を利用している為、パルス電圧の立ち上がり、パル
ス幅は、電気集塵機と電源コンデンサのキャパシタンス
とリアクトルのインダクタンスで定まり、パルス幅を任
意に調節することはできない。またパルスの立ち上がり
速度もリアクトルで制限されてしまう。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】図4に示したスパーク
ギャップを用いたパルス荷電方式は、立ち上がりの速い
パルスを作る事ができるが、パルス電圧は急激に低下す
るため、ピーク電圧で継続的に充分なコロナ放電電流が
得られなくダスト性状に応じてパルス幅を任意に変える
ことはできないという欠点がある。
【0012】また、図6に示したLC振動を用いたパル
ス荷電方式は、コイル36のリアクタンス分でLC振動
によるパルス幅は定まってしまい、パルス幅を任意に調
節することはできない。またコイルのリアクタンス分の
ため、パルスの立ち上がりがおそくなるという欠点があ
る。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、
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、これにより電気集塵機に供給するパ
ルス電力を容易に変化できる電気集塵機の電源装置を提
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、電気集塵機の電極から構成される容量性負
荷にパルス状高電圧を供給する電気集塵機の電源装置に
おいて、直流電圧で充電される電源コンデンサと電気集
塵機間に配設されたスイッチ手段と、該スイッチ手段の
第1及び第2の導通時をそれぞれ任意に制御する制御手
段とを備え、前記スイッチ手段は第1の導通時に前記電
源コンデンサに充電された電気エネルギを電気集塵機に
供給したのち非導通となり、第1の導通時から任意の時
間後の第2の導通時に前記電気集塵機に蓄えられた電気
エネルギを前記電源コンデンサに帰還させたのち非導通
となり、任意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ことを特徴としている。
【0014】
【作用】本発明によれば、前記制御手段によってスイッ
チ手段の第1及び第2の導通時をそれぞれ制御すること
により、前記スイッチ手段は第1の導通時に前記電源コ
ンデンサに充電された電気エネルギを電気集塵機に供給
したのち非導通となり、第2の導通時に前記電気集塵機
の蓄えられた電気エネルギを前記電源コンデンサに帰還
させたのち非導通となり、前記第1及び第2の導通時に
対応した所定時間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ようにしている。これに
より、立ち上がりの速い矩形状の高圧パルスを電気集塵
機に供給することができ、且つ第1及び第2の導通時を
それぞれ制御することにより、パルス電力を容易に可変
することができる。
【0015】
【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る電気集塵
機の電源装置の好ましい実施例を詳説する。図1は本発
明に係る電気集塵機の電源装置の第1実施例を示す回路
図であり、図6及び図7に示した従来の電気集塵機の電
源装置と同一の部材若しくは類似の部材には同一の符号
を付し、その詳しい説明は省略する。
【0016】図1に於いて、10は集塵機、20は直流
電源、30は高電圧パルス発生回路である。高電圧パル
ス発生回路30は、電源コンデンサ3、交流電源31、
電源コンデンサの充電電圧を調整するサイリスタ33、
矩形波パルス電圧を発生するためのサイリスタ50、5
2、ダイオード37、昇圧トランス38、パルス幅を調
整するためのサイリスタ制御回路54及びサイリスタ5
0、52を導通した時にリアクタンス分を含む回路の過
渡現象により電源コンデンサの電圧よりも高い電圧を発
生するためのコイル56から構成されている。また、直
流電源20は、交流電源21、直流電圧制御利用のサイ
リスタ22、昇圧トランス23、ダイオード24から構
成されている。尚、結合コンデンサ8は高電圧パルス発
生回路30を直流的に直流電源20から分離するととも
に、パルス電圧を直流電圧に重畳させる働きをする。
【0017】上記構成において、パルス電圧の発生は次
の動作によって行われる。まず、サイリスタ制御回路5
4でサイリスタ50をトリガして導通状態にすると、電
源コンデンサ3から電流がコイル56、結合コンデンサ
8を通って放電極12に急激に流れ、放電極12の電圧
が次式、 だけ上昇する。ここにCO は電源コンデンサ3の静電容
量、CCは結合コンデンサ8の静電容量、CE は電気集
塵機の静電容量である。またVO は電源コンデンサ3の
充電電圧である。
【0018】電源コンデンサ3と結合コンデンサ8の静
電容量を電気集塵極の静電容量よりも充分大きく選んで
おくと、コイル56の過渡応答により放電極12に現れ
るパルス電圧成分はピーク値がほぼ電源コンデンサ3の
充電電圧の2倍に達し、高電圧パルス発生回路30から
流れる電流は停止する。このときサイリスタ50も非導
通状態に変わり、電気集塵機10に充電された電圧はコ
ロナ放電でエネルギを消費しながら徐々に低下してい
く。
【0019】その後、サイリスタ制御回路54に設定し
た任意の時間τが経過すると、サイリスタ制御回路54
はサイリスタ52をトリガする。このサイリスタ52
は、サイリスタ50による最初の電流が流れる方向とは
逆方向に導通するように接続されており、電気集塵機1
0の電圧は過渡現象により電源コンデンサ3の電圧より
も高くなっているため電気集塵機10に蓄えられた電荷
は電源コンデンサ3に帰還され、放電極12の電荷は急
速に低下する。
【0020】以上の動作により、電気集塵機の放電極1
2には図2に示すな電圧が印加されることになり、パル
ス幅τはサイリスタ50とサイリスタ52をトリガする
時間間隔の設定により自由に調節することができる。そ
して、パルス波形の立ち上がり、立ち上がりの急俊さは
パルス幅を変化させても変わらない。尚、図2におい
て、VPはパルス電圧を示し、VDCは直流電圧を示す。
【0021】図3は本発明に係る電気集塵機の電源装置
の第2実施例を示す回路図である。同図に示すように第
2実施例は、電源コンデンサ3とスイッチング素子であ
るサイリスタ50、52を低圧で動作させてパルス電圧
を発生させ、昇圧トランス38により必要な高電圧パル
スを得るように構成したものである。第2実施例によっ
ても、放電極12の電圧がパルス電圧のピーク値に達し
たときサイリスタ50は非導通状態になり、昇圧トラン
ス38の二次側コイルの大きなインダクタンスが電流の
逆流を妨げ、コロナ放電によってだけエネルギは消費さ
れる。この後サイリスタ52を導通状態にすると、電気
集塵機に蓄えられたエネルギは昇圧トランス38を介し
て帰還され、第1実施例と同様の矩形状のパルス電圧を
印加することができる。尚、この第2実施例では、低電
圧でスイッチングを行っているので、サイリスタを多数
直列接続することなく構成できる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電気集
塵機の電源装置によれば、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、これによ
りダストの電気抵抗率に応じて供給するパルスエネルギ
を最適に調整でき、電気集塵機の性能の向上を図ること
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の電源装置の第
1実施例を示す回路図
【図2】図2は第1実施例における放電極印加電圧の波
形図
【図3】図3は本発明に係る電気集塵機の電源装置の第
2実施例を示す回路図
【図4】図4は従来の電気集塵機の電源装置の一例を示
す回路図
【図5】図5は図4におけるパルス電圧の波形図
【図6】図6は従来の電気集塵機の電源装置の他の例を
示す回路図
【図7】図7は図6におけるパルス電圧の波形図
【符号の説明】
3…電源コンデンサ 8…結合コンデンサ 10…電気集塵機 12…放電極 14…集塵極 20…直流電源 30…高電圧パルス発生回路 31…交流電源 33、50、52…サイリスタ 37…ダイオード 38…昇圧トランス 54…サイリスタ制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−80455(JP,A) 実開 昭63−126048(JP,U) 実開 昭64−1739(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気集塵機の電極から構成される容量性負
    荷にパルス状高電圧を供給する電気集塵機の電源装置に
    おいて、 直流電圧で充電される電源コンデンサと電気集塵機間に
    配設されたスイッチ手段と、該スイッチ手段の第1及び
    第2の導通時をそれぞれ任意に制御する制御手段とを備
    え、 前記スイッチ手段は第1の導通時に前記電源コンデンサ
    に充電された電気エネルギを電気集塵機に供給したのち
    非導通となり、第1の導通時から任意の時間後の第2の
    導通時に前記電気集塵機蓄えられた電気エネルギを前
    記電源コンデンサに帰還させたのち非導通となり、任意
    パルス幅をもった略矩形状のパルス高電圧を電気集塵
    機に供給することを特徴とする電気集塵機の電源装置。
  2. 【請求項2】 電気集塵機の電極から構成される容量性負
    荷にパルス状高電圧を供給する電気集塵機の電源装置に
    おいて、 電源コンデンサと、該電源コンデンサを充電するための
    直流電圧の電圧調整が可能な直流電源手段と、前記電源
    コンデンサに充電された電気エネルギを電気集塵機に供
    給するとともに該電気集塵機に蓄えられた電気エネルギ
    を前記電源コンデンサに帰還させるためのスイッチ手段
    と、該スイッチ手段の第1及び第2の導通時をそれぞれ
    任意に制御する制御手段とを備え、 前記スイッチ手段は第1の導通時に前記電源コンデンサ
    に充電された電気エネルギを電気集塵機に供給したのち
    非導通となり、第1の導通時から任意の時間後の第2の
    導通時に前記電気集塵機に蓄えられた電気エネルギを前
    記電源コンデンサに帰還させたのち非導通となり、 前記直流電源手段から供給する直流電圧を調整するとと
    もに、前記制御手段によって前記スイッチ手段の第1及
    び第2の導通時を制御することにより、任意のパルス電
    圧及び任意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ことを特徴とする電気集塵機の
    電源装置。
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JPS6480455A (en) * 1987-09-21 1989-03-27 Origin Electric Pulse power source for electrostatic precipitator

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