JP3376563B2 - パルス発生装置およびこれを用いた集塵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルス発生装置および
これを用いたパルス荷電方式の集塵装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】高抵抗ダストを効率よく集塵するための
パルス荷電方式の集塵装置などのように、リアクタンス
性負荷の場合には、パルス発生装置から負荷に供給した
エネルギーの余剰分を再び入力側に回生し、システムの
高効率化を図ることが望ましい。

【０００３】このような、負荷に供給したエネルギーの
余剰分を回生する機能を持ったパルス発生装置として
は、例えば、特公昭５７−４３０６２号に記載されるパ
ルス荷電方式の集塵装置に用いられている方式が知られ
ている。

【０００４】図６は特公昭５７−４３０６２号に記載さ
れるパルス荷電方式の集塵装置の一例であり、２１は入
力直流電源、２は主コンデンサ３の充電抵抗、３は入力
エネルギ−蓄積用の主コンデンサ、４は前記主コンデン
サ３に蓄積された電荷を放電させるための主スイッチで
あるサイリスタ、１８はダイオード、８はサイリスタ４
およびダイオード１８を流れるパルス電流の電流立ち上
がり率ｄｉ／ｄｔを制限するためのリアクトル、１５は
昇圧変圧器、１６は昇圧変圧器１５の一次巻線、１７は
昇圧変圧器１５の二次巻線、１３および１４はパルス発
生装置の出力端、１０はサージ電流抑制用のリアクト
ル、１１は直流電流阻止用のコンデンサ、１２は集塵電
極である。

【０００５】図６において、入力直流電源２１の正極、
集塵電極１２、サージ電流抑制用のリアクトル１０、入
力直流電源２１の負極の経路で、常時、直流電圧Ｅ21が
図示の極性で集塵電極１２に加えられている。つまり、
集塵電極１２には、ＧＮＤに対し直流電圧−Ｅ21が加え
られている。

【０００６】図６の破線内の部分がパルス発生装置であ
り、集塵電極１２に加えられている直流電圧−Ｅ21に、
さらに負極性の高電圧パルスを重畳する機能を有する。
その動作を回路構成を示す図６、図６中の主要各部の電
圧および電流波形を示す図７および図８を用いて説明す
る。

【０００７】本回路では、主コンデンサ３から集塵電極
１２へのエネルギ−転送効率を高めるため、昇圧変圧器
１５の一次巻線１６と二次巻線１７の巻数比を１：Ｎと
したときに、主コンデンサ３の容量、直流電流阻止用の
コンデンサ１１の容量および集塵電極１２の容量の比を
０.９・Ｎ²：１０：１程度とすることが望ましい。

【０００８】サイリスタ４のゲートにターンオン信号が
入力され、サイリスタ４がオンすると、主コンデンサ３
に蓄積された電荷は、主コンデンサ３の図示正極から昇
圧変圧器１５の一次巻線１６、リアクトル８、サイリス
タ４、主コンデンサ３の図示負極の経路で図７に示すよ
うなパルス電流ｉ4'となって流れる。このため昇圧変圧
器１５の二次巻線１７には昇圧変圧器１５の巻数比に応
じたパルス電流ｉ17'が、図６の二次巻線１７の図示黒
丸の逆極性側から、集塵電極１２、直流電流阻止用コン
デンサ１１、前記二次巻線１７の図示黒丸の極性側の経
路で流れる。このパルス電流ｉ17'により、集塵電極１
２には図示の極性で波高値Ｖ12'のパルス電圧が加えら
れる。つまり集塵電極１２の電圧をｖ12'とすると、ｖ1
2'は図７および図８に示すようなＧＮＤに対し波高値−
Ｖ12'のパルス電圧が加えられる。

【０００９】なお、前記電流ｉ4'が流れ始めてから再び
零になるまでの期間τ1'は、昇圧変圧器１５の一次巻線
１６から見た漏れインダクタンス、リアクトル８および
配線により生じるインダクタンスの合成インダクタンス
Ｌt、主コンデンサ３、直流電流阻止用コンデンサ１１
および集塵電極１２の昇圧変圧器１５一次巻線１６から
見た合成容量をＣtとすると次式で与えられる

【数１】 サイリスタ４がオンしてからτ１’後に、集塵電極１２
に転送された電荷は図６の電流ｉ17'と逆向きに、集塵
電極１２の正極から昇圧変圧器１５の二次巻線１６、直
流電流阻止用コンデンサ１１、集塵電極１２の負極の経
路でパルス電流となって流れる。このため、図６におい
て、昇圧変圧器１５の一次巻線１６の図示黒丸の極性側
から、主コンデンサ３、ダイオード１８、リアクトル
８、前記一次巻線１６の図示黒丸の逆極性側の経路で図
７に示すようなパルス電流ｉ18'が流れ、前記集塵電極
１２に転送された電荷は、入力エネルギ−蓄積用の主コ
ンデンサ３に再度戻される。このパルス電流ｉ18'が流
れ始めてから再度零になるまでの期間τ3'は、一般に前
記数式１で定まるτ1'にほぼ等しい値に選定される。

【００１０】本回路では、時間ｔ＝τ1からｔ＝τ1'＋
τ3'までの間、サイリスタ４の主電極間は逆バイアスさ
れ、リカバリー電流が流れた後、同サイリスタ４は遮断
状態となる。このため、前記集塵電極１２から入力エネ
ルギ−蓄積用の主コンデンサ３に再度転送された電荷
は、図８に示すτp後に再度サイリスタ４のゲートにタ
ーンオン信号が入力され、同サイリスタ４がオン状態に
なるまで、主コンデンサ３に蓄積されており、エネルギ
ーの回生が行われる。なお、このときにパルス発生回路
の出力端１３と１４から負荷である集塵電極１２に出力
されるパルス電圧の幅は、τ1'＋τ3'となる。

【００１１】従って、入力直流電源２１から主コンデン
サ３に入力するエネルギ−は、図８に示すように、入力
直流電源１の電源電圧−Ｅ21と回生された電圧−Ｅ21'
の差分でよいことになり、効率の高いパルス荷電方式の
集塵装置を実現できる。

【００１２】ところで本パルス発生装置では、高電圧で
かつ電流立ち上がり率ｄｉ／ｄｔの大きなパルスを発生
させる必要があるため、主スイッチには、一般に、高耐
電圧、大電流、かつｄｉ／ｄｔ耐量の大きなサイリスタ
等の半導体スイッチ素子を、素子の耐電圧、ピーク電
流、及びｄｉ／ｄｔ耐量に見合った数だけ直並列接続し
たものが用いられている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】半導体スイッチ素子を
直並列接続する場合、特性の比較的揃った半導体スイッ
チ素子を選別して使用すると共に、直並列接続して動作
させたときの各素子間に加えられる電圧、および流れる
電流を均一に分担するため、ドライブ回路の強化、ドラ
イブ回路と各半導体スイッチ素子間の接続や各半導体ス
イッチ素子の主電極間の配線方法の工夫、分圧回路の挿
入等の必要がある。

【００１４】このため主スイッチの構成が複雑かつ大形
化する問題があった。また、直並列する半導体スイッチ
素子の数が増加するにつれ、ドライブ電力が増加すると
共に、信頼性が低下する問題もあった。

【００１５】さらに、主スイッチにサイリスタ等の半導
体スイッチ素子を用いた場合には、半導体素子のｄｉ／
ｄｔ耐量の制約により、渡部、亀島：「パルス荷電によ
る既設電機集じん装置の性能改善例」、公害と対策 Vo
l.25 No.4、pp.349〜353（1989)に記載されるように、
前記パルス幅τ1'＋τ2'は数十μｓから１００μｓ程度
に制限されていた。

【００１６】前記パルス幅τ1'＋τ2'を１０μｓ程度以
下とするために、ｄｉ／ｄｔ耐量の大きな特開昭６１−
１８５３５０号および柳生、矢田、土屋、富松、松本：
「集じん技術の現状と開発動向」、三菱重工技報 Vol.2
7 No.4、pp.297〜302(1990)等に記載されるロータリー
ギャップ等の機械的スイッチ素子やサイラトロン等の放
電管スイッチ素子の使用が検討されている。しかし、機
械的スイッチ素子は、半導体スイッチ素子に比べて、繰
り返し周波数に制限があるとともに、寿命が著しく短
く、信頼性も低いという問題があった。また、サイラト
ロン等の放電管スイッチ素子は、繰り返し周波数を半導
体スイッチ素子と同程度まで高めることが可能だが、機
械的スイッチ素子同様半導体スイッチ素子に比べて素子
の寿命が短く、信頼性も低いという問題があった。

【００１７】さらに、松井：「マイクロパルスによる電
気集じん装置の性能改善」、火力原子力発電 Vol.41
No.2、pp.92〜101(1990)などに記載されるように、パル
ス荷電方式の集塵装置では集塵しようとするダストや集
塵電極の構造に合わせて、集塵電極に加えるパルス電圧
の波形、波高値、パルス幅、繰り返し周期などを最適化
する必要がある。しかし、前記特公昭５７−４３０６２
号に記載されるパルス集塵装置では、図７のｖ12'に示
す集塵電極に重畳されるパルス電圧のパルス幅τ1'＋τ
3'を変化させるには、パルス発生回路の合成容量あるい
は合成インダクタンスを変えなくてはならず、これを簡
単に変化させることは困難である。

【００１８】そこで本発明は、負荷に供給したエネルギ
ーの余剰分を回生することができるパルス発生装置にお
いて、上述したスイッチ素子の有する問題点を解決する
とともに、負荷に供給するパルス電圧のパルス幅を容易
に変化させることのできるパルス発生回路を提供するこ
とを課題とする。また本発明は、このようなパルス発生
装置を用いた集塵装置の提供を課題とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明はエネルギー蓄積用コンデンサと、前記エネ
ルギー蓄積用コンデンサに蓄積された電荷を放出するた
めの主スイッチと、可飽和リアクトルとから構成される
直列回路により負荷にエネルギ−を供給するパルス発生
装置であって、前記負荷に供給したエネルギ−を前記可
飽和リアクトルの負荷側の一端からエネルギ−蓄積用コ
ンデンサに回生する手段として、前記負荷に供給された
エネルギ−を前記エネルギ−蓄積用コンデンサに回生し
始める時間を制御する第２のスイッチと、インダクタン
スの直列回路からなる回生手段を設けたものである。

【００２０】本発明では、主スイッチと可飽和リアクト
ルを直列に接続することにより、主スイッチがタ−ンオ
ンしたときに主スイッチの主電極間を流れる電流の立ち
上がりを遅らせることができるので、タ−ンオン時のス
イッチング損失が大幅に減少し、主スイッチを流れるパ
ルス電流の電流立ち上がり率ｄｉ／ｄｔを大きくしても
主スイッチの安全動作が図れる。このため、サイリスタ
などの半導体スイッチ素子を用いて主スイッチ素子を構
成する場合には、主スイッチ素子を構成する半導体素子
の数を大幅に減らすことができ、信頼性が向上するとと
もに、従来困難であった１０μｓ程度以下の短いパルス
幅のパルス電圧を負荷に加えることも可能となる。主ス
イッチにロータリーギャップなどの機械的スイッチ素子
やサイラトロンなどの放電管スイッチ素子を用いた場合
には、スイッチ素子の大幅な長寿命化が図れる。

【００２１】また、前記負荷側に供給したエネルギ−を
前記可飽和リアクトルの負荷側の一端からエネルギ−蓄
積用コンデンサに回生する回生手段により、前記可飽和
リアクトルを経由することによる損失を生じることなし
にエネルギ−回生が行えるので、エネルギ−回生効率を
増加させることができる。

【００２２】さらに、前記エネルギ−回生手段に、前記
負荷に供給したエネルギ−を加える期間を制御する機能
を付加することにより、前記負荷の負荷状態に応じてパ
ルスエネルギ−を加える期間を容易に変えることができ
る。

【００２３】さらにまた、本発明はエネルギー蓄積用コ
ンデンサと、前記エネルギ−蓄積用コンデンサに蓄積さ
れた電荷を放出するための主スイッチと、可飽和リアク
トルと、変圧器とから構成される直列回路により負荷に
エネルギーを供給するパルス発生装置であって、前記負
荷に供給したエネルギ−を前記変圧器を介して前記可飽
和リアクトルの負荷側の一端からエネルギー蓄積用コン
デンサに回生する手段として、前記負荷に供給されたエ
ネルギ−を前記エネルギ−蓄積用コンデンサに回生し始
める時間を制御する第２のスイッチと、インダクタンス
の直列回路からなる回生手段を設けたものである。

【００２４】変圧器を設けることにより、低い入力電圧
で電圧波高値の高いパルスを出力でき、前記エネルギ−
蓄積用コンデンサに蓄積された電荷を放出するためのス
イッチに耐電圧の低いスイッチ素子を用いることができ
る。

【００２５】前記負荷に供給したエネルギ−を前記エネ
ルギ−蓄積用コンデンサに回生するとともに、前記負荷
にパルスエネルギ−を加えている期間を制御する回生手
段として、本発明では前記負荷側に供給したエネルギ−
を前記可飽和リアクトルの負荷側の一端から、第２のス
イッチとリアクトルあるいは配線にともない生ずる浮遊
インダクタンスなどのインダクタンスの直列回路を介し
て前記エネルギ−蓄積用コンデンサに回生する構成と
し、前記負荷側に供給したエネルギ−を前記エネルギ−
蓄積用コンデンサに回生し始める時間を、前記第２のス
イッチで制御することにより、従来パルス発生回路内の
コンデンサ容量あるいはリアクトルのインダクタンスを
変更しなければ変えることのできなかった負荷に加える
パルス電圧のパルス幅を容易に変えることができる。

【００２６】前記回生回路に設けられた前記第２のスイ
ッチと直列に第２の可飽和リアクトルを接続した場合、
同第２のスイッチがタ−ンオンしたときに主電極間を流
れる電流の立ち上がりを遅らせることができるので、ス
イッチング損失が大幅に減少し、同スイッチを流れるパ
ルス電流の電流立ち上がり率ｄｉ／ｄｔを大きくしても
同スイッチの安全動作が図れる。このため、サイリスタ
などの半導体スイッチ素子を用いて主スイッチ素子を構
成する場合には、主スイッチ素子を構成する半導体素子
の数を大幅に減らすことができ、信頼性が向上する。同
第２のスイッチにロータリーギャップなどの機械的スイ
ッチ素子やサイラトロンなどの放電管スイッチ素子を用
いた場合には、スイッチ素子の大幅な長寿命化が図れ
る。

【００２７】以上のパルス発生装置を用いたパルス荷電
方式の集塵装置は、簡単な回路構成で主スイッチの安全
動作を図りつつ、ｄｉ／ｄｔの大きなパルス電流が得ら
れ、負荷である集塵電極に急峻な高電圧パルスを供給す
るとともに、回生回路の働きにより、前記集塵電極に供
給したエネルギーの大部分を入力側に回生すると同時
に、集塵電極に加えるパルス電圧のパルス幅を最適な値
に制御することができるため、高性能化、高信頼性化、
高効率化および小型化が実現でき好ましい。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳しく説明す
るが、本発明はこれら実施例に限るものではない。

【００２９】（実施例１）図１は本発明によるパルス発
生装置の一実施例であり、パルス荷電方式の集塵装置に
適用した場合の回路構成例を示したものである。図１の
波線内がパルス発生装置であり、入力エネルギー蓄積用
の主コンデンサ３に蓄積された電荷を放電する主スイッ
チとして、半導体スイッチ素子の一つであるサイリスタ
４を用いている。

【００３０】図１において、１はパルス発生装置の入力
直流電源、２は主コンデンサ３の充電抵抗、３は入力エ
ネルギー蓄積用の主コンデンサ、４は前記主コンデンサ
３に蓄積された電荷を放電させるための主スイッチであ
るサイリスタ、５はサイリスタ４のスイッチング損失を
低減するための可飽和リアクトル、６は集塵電極１２に
供給したエネルギ−の余剰分を前記主コンデンサ３に回
生するための第２のスイッチである回生用サイリスタ、
７は回生用サイリスタ６のスイッチング損失を低減する
ための第２の可飽和リアクトル、８はサイリスタ４と回
生用サイリスタ６を流れるパルス電流の電流立ち上がり
率ｄｉ4／ｄｔとｄｉ6／ｄｔを制限するためのリアクト
ル、９は集塵電極１２に直流電圧を加えるための直流電
源、１０はサージ電流抑制用のリアクトル、１１は直流
電流阻止用のコンデンサ、１２は集塵電極、１３および
１４はパルス発生装置の出力端である。

【００３１】同図において、直流電源９の正極、集塵電
極１２、サージ電流抑制用リアクトル１０、直流電源９
の負極の経路で、常時、直流電圧Ｅ9が図示の極性で集
塵電極１２に加えられている。

【００３２】パルス発生装置は、集塵電極１２に加えら
れている直流電圧Ｅ9にさらにパルス的に高電圧を重畳
するためのものであり、その動作を図１の回路構成、図
２の可飽和リアクトル５の動作Ｂ−Ｈループ概念図、図
３の第２の可飽和リアクトル７の動作Ｂ−Ｈループ概念
図および図４の主要各部の電圧および電流波形を用いて
説明する。

【００３３】サイリスタ４がオフの期間に、入力直流電
源１から充電抵抗２を介し、主コンデンサ３は図示の極
性に電圧Ｅ1まで充電される。このとき、可飽和リアク
トル５の動作点は図２の動作Ｂ−Ｈループ上のａ点にあ
る。

【００３４】サイリスタ４にゲート信号が入力され、サ
イリスタ４がオンする図４の時間ｔ＝０において、サイ
リスタ４の主電極間のインピーダンスは急激に低下し、
主コンデンサ３の正極、集塵電極１２、直流電流阻止用
コンデンサ１１、リアクトル８、可飽和リアクトル５、
サイリスタ４、主コンデンサ３の負極の経路で、主コン
デンサ３に蓄積されていた電荷が流れ始める。このた
め、可飽和リアクトル５の動作点は、図２の動作Ｂ−Ｈ
ループ上のａ点からｂ点に向かって変化する。この間の
可飽和リアクトル５のインダクタンスは極めて大きいた
め、同可飽和リアクトル５に流れる電流ｉ4は微少な値
となり、サイリスタ４のターンオン時のスイッチング損
失を著しく少なくすることができる。また、損失を無視
すると、前記可飽和リアクトル５は図示黒丸を正極とす
る波高値Ｅ1の電圧を阻止し、図４のｖ5のようになる。

【００３５】可飽和リアクトル５が電圧を阻止する時間
τs1は、サイリスタ４がターンオン後、その主電極間の
飽和電圧が十分小さくなるのに必要な値に設定され、次
式の関係にある。

【００３６】

【数２】 N5：可飽和リアクトル５の巻数 Ａe：可飽和リアクトル５の有効断面積（ｍ²） ΔＢm：可飽和リアクトル５の動作磁束密度量（Ｔ） Ｅ1：入力直流電源電圧（Ｖ） 可飽和リアクトル５の動作点が図２の動作Ｂ−Ｈループ
上のｂ点に達すると、可飽和リアクトル５は飽和し、同
可飽和リアクトル５のインダクタンスは急激に低下し、
可飽和リアクトル５に流れる電流ｉ4は、図４に示すよ
うに波高値がＩ4のｄｉ／ｄｔが極めて大きなパルス電
流となるが、サイリスタ４の主電極間電圧は十分低い飽
和電圧となっているため、サイリスタ４のオン損失も十
分に抑制できる。このため、可飽和リアクトル５を用い
ないときに比べ、ｄｉ／ｄｔを数倍程度以上大きくして
も安全動作が図れる。また、このパルス電流により、可
飽和リアクトル５の動作点はｂ点から、ｃ点を経由し
て、ｄ点まで変化する。

【００３７】可飽和リアクトル５の飽和によって流れる
パルス電流のパルス幅τ1は、次式で近似できる。

【００３８】

【数３】 Ｃ：主コンデンサ３の容量、直流電流阻止用コンデンサ
１８の容量および集塵電極１９の容量の合成値（Ｆ） Ｌ5s：可飽和リアクトル５の飽和後のインダクタンス
（Ｈ） Ｌ8：リアクトル８のインダクタンス（Ｈ） Ｌs：配線により生じる浮遊インダクタンス（Ｈ） このパルス電流が、主コンデンサ３の正極、集塵電極１
２、直流電流阻止用のコンデンサ１１、インダクタンス
８、可飽和リアクトル５、サイリスタ４、主コンデンサ
３の負極の経路で流れ、図４のｖ12に示す電圧波高値Ｖ
12のパルス電圧を集塵電極１２に重畳することができ
る。

【００３９】集塵電極１２は容量性負荷であるため、同
集塵電極１２に電荷が完全に移行された時間ｔ＝τs1＋
τ1の後、集塵電極１２に入力された電荷は、図１の電
流ｉ8の向きと逆向きに流れようとするが、回生用サイ
リスタ６にゲート信号が入力されていないと同サイリス
タ６は遮断状態にあるため、サイリスタ４が逆バイアス
されて遮断状態に移行する際に流れるリカバリー電流に
相当する微少な電荷しか流れない。このため、集塵電極
１２にはＧＮＤに対してほぼ−Ｖ12の電圧が加えられた
ままとなる。また、サイリスタ４のリカバリー電流によ
って、可飽和リアクトル５の動作点は、図２の動作Ｂ−
Ｈループ上のｄ点からｅ点、ｆ点を経由してａ点までリ
セットされる。なお、サイリスタ４のリカバリー電流の
みで、可飽和リアクトル５を十分にリセットできないと
きには、例えば、特開平３−１７４２６４号に記載され
るようなリセット回路を設けてもよい。

【００４０】回生用サイリスタ６にゲート信号が入力さ
れ、サイリスタ６がオンする図４の時間ｔ＝τs1＋τ1
＋τ2で、同サイリスタ６の主電極間のインピ−ダンス
は急激に低下し、集塵電極１２の正極、主コンデンサ
３、回生用サイリスタ６、第２の可飽和リアクトル７、
リアクトル８、直流電流阻止用のコンデンサ１１、集塵
電極１２の負極の経路で、集塵電極１２に蓄積されてい
た電荷が流れ始める。このため、可飽和リアクトル７の
動作点は、図３の動作Ｂ−Ｈループ上のＡ点からＢ点に
向かって変化する。この間の可飽和リアクトル７のイン
ダクタンスは極めて大きいため、同可飽和リアクトル７
に流れる電流ｉ6は微少な値となり、回生用サイリスタ
６のタ−ンオン時のスイッチング損失を著しく小さくす
ることができる。前記可飽和リアクトル７は図示黒丸を
正極とする波高値Ｖ7の電圧を阻止し、図４のｖ7のよう
になる。

【００４１】可飽和リアクトル７が電圧を阻止する時間
τs2は、サイリスタ６がタ−ンオン後、その主電極間電
圧が十分に小さくなるのに必要な値に設定され、次式の
関係にある。

【数４】 Ｎ7：可飽和リアクトル７の巻数 Ａe'：可飽和リアクトル７の有効断面積（ｍ²） ΔＢm'：可飽和リアクトル７の動作磁束密度量（Ｔ） Ｖ7：可飽和リアクトル７の電圧波高値（Ｖ） 可飽和リアクトル７の動作点が図３の動作Ｂ−Ｈループ
上のＢ点に達すると、可飽和リアクトル７は飽和し、同
可飽和リアクトル７のインダクタンスは急激に低下し、
可飽和リアクトル７に流れる電流ｉ6は、図４のｉ6に示
すように波高値がＩ6のｄｉ／ｄｔが極めて大きなパル
ス電流となるが、回生用サイリスタ６のオン損失も十分
に抑制できる。このため、可飽和リアクトル７を用いな
いときに比べ、ｄｉ／ｄｔを数倍程度以上大きくしても
安全動作が図れる。また、このパルス電流により、可飽
和リアクトル７の動作点はＢ点から、Ｃ点を経由して、
Ｄ点まで変化する。

【００４２】可飽和リアクトル７の飽和によって流れる
パルス電流のパルス幅τ3は、次式で近似できる。

【００４３】

【数５】 Ｌ7s：可飽和リアクトル７の飽和後のインダクタンス
（Ｈ） このパルス電流が、集塵電極１２の図示正極、主コンデ
ンサ３、回生用サイリスタ６、リアクトル８、直流電流
阻止用コンデンサ１１、集塵電極１２の図示負極の経路
で流れ、主コンデンサ３に電圧Ｅ’に相当するエネルギ
ーを回生することができる。

【００４４】集塵電極１２から回生されるエネルギ−に
よって、主コンデンサ３の電圧が最も高くなる時間ｔ＝
τs1＋τ1＋τ2＋τs2＋τ3を過ぎると、主コンデンサ
３に回生された電荷は、再び集塵電極１２に流れようと
する。しかし、サイリスタ４にゲート信号が入力されて
いないため同サイリスタ４は遮断状態にあり、回生用サ
イリスタ６は逆バイアスされてリカバリー電流に相当す
る微少な電流が流れて、遮断状態に移行する。このた
め、再度、サイリスタ４のゲートにタ−ンオン信号が入
力され、同サイリスタ４がオン状態になるまで、主コン
デンサ３にはほぼＥ'の電圧が回生されたままとなる。

【００４５】また、回生用サイリスタ６のリカバリー電
流によって、可飽和リアクトル７の動作点は、図３の動
作Ｂ−Ｈループ上のＤ点から、Ｅ点、Ｆ点を経由してＡ
点までリセットされる。なお、回生用サイリスタ６のリ
カバリー電流のみで、可飽和リアクトル７を十分リセッ
トできないときには、例えば、特開平３−１７４２６４
号に記載されるようなリセット回路を可飽和リアクトル
７に設けてもよい。

【００４６】この結果、入力電源１から主コンデンサ３
に供給するエネルギーは、前記回生した電圧Ｅ’と入力
電源電圧Ｅの差分だけで良いことになる。

【００４７】以上の動作により、集塵電極１２に、図４
のｖ12に示す電圧波高値Ｖ12、パルス幅τ1＋τ2＋τs2
のパルス電圧を集塵電極１２に重畳することができる。

【００４８】本実施例では、サイリスタ４を流れるパル
ス電流ｉ4が零となってから回生用サイリスタ６がオン
となるまでの期間τ2は、回生用サイリスタ６のゲート
信号を入力する時間を変えることによって制御すること
ができる。このτ2を変えることによって、集塵電極１
２に重畳されているパルス電圧のパルス幅τs1＋τ1＋
τ2＋τs2＋τ3を容易に変えることができる。

【００４９】以下同様の動作が繰り返して行われること
により、半導体スイッチ素子を用いた小形で信頼性が高
く、電流立ち上がり率ｄｉ／ｄｔの大きなパルス電流を
発生させることができるとともに、回生回路の働きによ
り、高効率化も実現できる。また、集塵しようとするダ
ストの種類や集塵電極１２の構造に最適なパルス幅のパ
ルス電圧を集塵電極１２に加えることができ、集塵性能
を向上させることもできる。

【００５０】（実施例２）図５は本発明による高電圧パ
ルス発生装置の別の実施例であり、パルス荷電方式の静
電集塵装置へ適用した場合の回路構成例を示したもので
ある。図中の波線内がパルス発生装置である。なお、実
施例１と同一部分には同一符号を付している。

【００５１】本実施例のパルス発生回路の基本的な動作
原理は前記実施例１の場合と同様であり、昇圧変圧器１
５を設けることによって、入力直流電源電圧１よりも高
い波高値の高電圧パルスを集塵電極１２に印加し得るよ
うになっている点が異なる。即ち、サイリスタ４がタ−
ンオン後、可飽和リアクトル５が飽和することによっ
て、前記昇圧変圧器１５の一次巻線１６の図示黒丸の逆
極性側から流入するパルス電流により、同変圧器１５の
二次巻線１７の図示黒丸の逆極性側から集塵電極１２、
直流電流阻止用コンデンサ１１、前記二次巻線１７の図
示黒丸側の極性に流れるパルス電流により、集塵電極１
２には、予め加えられている入力直流電源１の電源電圧
に加えて図示の極性に昇圧変圧器１５の巻数比に応じた
波高値の高電圧パルスが重畳される。集塵電極１２は容
量性負荷であるため、同集塵電極１２に電荷が完全に移
行された後、集塵電極１２に移行された電荷は逆向きの
パルス電流となって、集塵電極１２の正極、昇圧変圧器
１５の二次巻線１７、直流電流阻止用コンデンサ１１、
集塵電極１２の負極で流れる。このため昇圧変圧器１５
の一次巻線１６の図示黒丸の逆極性側から主コンデンサ
３、回生用サイリスタ６、第２の可飽和リアクトル７、
リアクトル８、昇圧変圧器１５の一次巻線１６の図示黒
丸の極性側の経路でパルス電流が流れ、主コンデンサ３
にエネルギ−を回生することができる。

【００５２】昇圧変圧器１５を併用することにより、耐
電圧の低い主スイッチを用いて高電圧パルスを集塵電極
１９に重畳できるため、主スイッチ４および回生用の第
２のスイッチ６にサイリスタなどの半導体スイッチ素子
を用いても、主スイッチの構成が簡単になり、信頼性が
向上する利点もある。

【００５３】また、前記実施例１のように昇圧変圧器１
５を用いない場合には、集塵電極１２に直流電圧を印加
するための直流電源９とパルス発生装置の入力直流電源
１を別々にし、後者の電源電圧を前者の電源電圧より高
くする必要があるが、パルス発生装置に昇圧変圧器１３
を設けた場合には、本実施例でも示すように集塵電極１
２に直流電圧を印加するための直流電源電圧とパルス発
生装置の入力直流電源電圧は同一でも良いため、前記パ
ルス発生装置の入力直流電源１を前記集塵電極９に直流
電圧を印加するための直流電源を兼ねる入力直流電源２
１として利用することができる。

【００５４】なお、本実施例では、本発明のパルス集塵
装置への応用例について説明したが、パルス発生回路と
負荷との間のインピーダンス整合の取れない他の負荷の
場合にも同様の効果が得られることは言うまでもない。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可飽和リアクトルを経由せずに負荷に供給したエネルギ
ーの余剰分を入力エネルギー蓄積用コンデンサに回生す
ることができるため、高効率なパルス発生装置が得られ
るとともに、負荷状態に応じて、負荷にパルス電圧を加
えている期間を容易に制御することもできる。

【００５６】特に、本発明による高電圧パルス発生装置
をパルス荷電方式の集塵装置に用いた場合には、従来の
装置で問題であった高性能化、高効率化、信頼性を飛躍
的に改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による高電圧パルス発生装置の第１実施
例を示す回路図である。

【図２】図１の可飽和リアクトル５の動作磁化Ｂ−Ｈル
ープ概念を示す図である。

【図３】図１の可飽和リアクトル７の動作磁化Ｂ−Ｈル
ープ概念を示す図である。

【図４】図１の回路における主要各部の電圧および電流
波形を示す図である。

【図５】本発明による高電圧パルス発生装置の第２実施
例を示す回路図である。

【図６】特公昭５７ー４３０６７号に開示された回路を
示す図である。

【図７】図６の回路における主要各部の電圧および電流
波形を示す図である。

【図８】図６の回路における集塵電極とエネルギ−蓄積
用主コンデンサの電圧波形を示す図である。

【符号の説明】

１ 入力直流電源 ３ 入力エネルギ−蓄積用コンデンサ ４ 半導体スイッチ素子 ５ 可飽和リアクトル ６ 回生用半導体スイッチ素子 ７ 第２の可飽和リアクトル ８ リアクトル ９ 直流電源 １０ サージ電流阻止用リアクトル １１ 直流電流阻止用コンデンサ １２ 集塵電極 １５ 昇圧変圧器 １６ 昇圧変圧器１５の一次巻線 １７ 昇圧変圧器１５の二次巻線 ２１ 入力直流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−14141（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03K 3/57 B03C 3/68

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エネルギー蓄積用コンデンサと、前記エ
   ネルギー蓄積用コンデンサに蓄積された電荷を放出する
   ための主スイッチと、可飽和リアクトルとから構成され
   る直列回路により負荷にエネルギ−を供給するパルス発
   生装置であって、前記負荷に供給したエネルギ−を前記
   可飽和リアクトルの負荷側の一端からエネルギ−蓄積用
   コンデンサに回生する手段として、前記負荷に供給され
   たエネルギ−を前記エネルギ−蓄積用コンデンサに回生
   し始める時間を制御する第２のスイッチと、インダクタ
   ンスの直列回路からなる回生手段を有することを特徴と
   するパルス発生装置。
2. 【請求項２】 エネルギー蓄積用コンデンサと、前記エ
   ネルギ−蓄積用コンデンサに蓄積された電荷を放出する
   ための主スイッチと、可飽和リアクトルと、変圧器とか
   ら構成される直列回路により負荷にエネルギーを供給す
   るパルス発生装置であって、前記負荷に供給したエネル
   ギ−を前記変圧器を介して前記可飽和リアクトルの負荷
   側の一端からエネルギー蓄積用コンデンサに回生する手
   段として、前記負荷に供給されたエネルギ−を前記エネ
   ルギ−蓄積用コンデンサに回生し始める時間を制御する
   第２のスイッチと、インダクタンスの直列回路からなる
   回生手段を有することを特徴とするパルス発生装置。
3. 【請求項３】 インダクタンスが、第２の可飽和リアク
   トルである請求項１または２に記載のパルス発生装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のパル
   ス発生装置を用い、負荷を集塵電極としたことを特徴と
   するパルス荷電方式の集塵装置。