JP3659113B2 - 電気集塵機及びその異常検出方法。 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流高電圧によって空気中の粒子を荷電させてその荷電粒子を電気力により捕捉する荷電部と、その荷電部に発生した異常を検出する異常検出装置とを備えた電気集塵機に関するものであり、特にその異常検出装置の故障や、検出精度の悪化を検出する異常検出装置チェック回路を備えた電気集塵機及びその異常検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気集塵機は、直流高電圧によって空気中の粒子である塵埃を荷電させ、その荷電された塵埃を電気力によって捕捉する荷電部を有するものである。また、この電気集塵機は、荷電部に発生した異常を検出するため、異常検出装置を備えたものである。なお、この異常検出装置は、荷電部の異常によるアーク放電で、捕捉した塵埃を発火させないように、荷電部の異常を検出するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の電気集塵機は、荷電部の異常が異常検出装置により検出されていたが、この異常検出装置が故障したり、その検出精度が悪化した場合には、荷電部に異常が生じても、その異常を検出することができず、電気集塵機の信頼性を低下させていた。
本発明は、このような問題点を解消するためになされたものであり、異常検出装置の故障や検出精度の悪化を検出する異常検出装置チェック回路を備えた信頼性の高い電気集塵機を得ることを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる電気集塵機は、塵埃に電荷を与える荷電部と、上記荷電部に直流高電圧を印加する高電圧発生部と、上記高電圧発生部に接続され、上記荷電部の異常を検出する異常検出手段と、上記異常検出手段から出力された信号に基づき、上記高電圧発生部と電源との間の接続と遮断を行う一次側リレーと、上記高電圧発生部の電源特性・荷電部の放電特性・集塵粒子の最小着火エネルギーとから求められた抵抗値を有する電気抵抗と、高電圧側リレーとを備え、上記高電圧側リレーは、上記電気抵抗と直列に接続され、上記高電圧側リレー及び電気抵抗は、上記荷電部と並列に接続されているものである。
【０００７】
また、この発明にかかる電気集塵機は異常検出装置チェック手段を備え、異常検出手段から出力された信号に基づき、異常検出手段の異常の有無を検出するものである。
【０００８】
この発明にかかる電気集塵機の異常検出方法は、一次側リレーをオンするステップと、一次側リレーのオンを示す信号に基づき、高電圧側リレーをオンして、高電圧回路の電圧値を低下させるステップと、一次側リレーのオンを示す信号に基づき、タイマーのカウントを始めるステップと、電圧値を計測するステップと、電圧値に基づく所定の信号が所定の時間内に検出されなければ、異常検出装置が異常であると判断し、一次側リレーをオフするステップとを有するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明による電気集塵機の一実施形態について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態１における電気集塵機の回路構成を示す基本電気回路図である。
図１において、１は電源プラグである。２ａは一次側リレーの接点であり、電源プラグ１に接続される。この一次側リレー２ａの接点により、電気集塵機の運転や停止や異常時の停止が制御される。３は高電圧発生部であり、電源プラグ１と一次側リレー２ａの接点とに接続される。この高電圧発生部３は、主として高圧トランスである。４は荷電部であり、高電圧発生部３の二次側高電圧部に接続される。５は制御回路部であり、電源プラグ１に接続される。
【００１０】
６は異常検出装置であり、制御回路部５に設けられ、一次側リレー２ａの接点と高電圧発生部３とに接続される。７はリレー部である手動スイッチであり、自動復帰式である。８は電気抵抗であり、手動スイッチ７と直列に接続される。また、手動スイッチ７と電気抵抗８とからなる回路は、荷電部４と並列に接続される。９は異常表示部であり、制御回路部５に接続される。
なお、電源プラグ１につながる回路を一次側回路と称し、一次側回路は、電源プラグ１、一次側リレー２ａの接点、高電圧発生部３、制御回路部５、異常検出装置６、及び異常表示部９を有する。
また、電源プラグ１につながらない二次側回路である高電圧回路は、高電圧発生部３、荷電部４、手動スイッチ７、及び電気抵抗８を有する。
【００１１】
次に、図１に示す実施形態１の電気集塵機の二次側高電圧回路での電気特性について、図２を用いて説明する。図２は、実施形態１の電気集塵機の二次側高電圧回路での電気特性を示すグラフである。なお、本グラフにおいて、縦軸は電圧値を示し、横軸は電流値を示す。
図２において、１０は高電圧電源特性線であり、高電圧発生部３での高電圧電源の特性を示す。１１は放電特性線であり、荷電部４での特性を示し、電圧値が上がると指数関数的に電流値が増加する。１２は通常運転ポイントであり、電源である高電圧電源の特性線１０と、負荷である荷電部４の放電特性線１１との交点である。
１３は異常発生時の運転ポイントである。なお、電気集塵機の運転によって、荷電部４の電極板上に多量の集塵粒子が捕捉され、その電極板と荷電ワイヤとの間の距離が小さくなったり、または接触したりすると、電極板と荷電ワイヤの間にアーク放電が起こり、過大な電流が流れる。
【００１２】
通常運転ポイント１２（電圧V0、電流I0）では、電流I0が荷電ワイヤ全体に渡ってほぼ均一に放電される。
しかし、異常によるアーク放電で、アーク放電部に（I1―I2）の過大電流が流れると、運転ポイントは、異常発生時の運転ポイント１３（電圧V1、電流I1）となり、通常運転時よりも全電流がI0からI1に増加し、電圧は（V0−V1）分降下する。なおこの時、荷電ワイヤ全体に流れる放電電流はI2に低下する。
ここで、異常によりアーク放電部に流れる電流（I1―I2）は、電極板上に捕捉されたアーク放電部の集塵粒子に流れ、その電流によるエネルギーが集塵粒子の着火エネルギーを超えると、その塵埃は発火する可能性がある。
従って、本実施形態の電気集塵機では、異常時のアーク放電によるエネルギーが集塵粒子の最小着火エネルギーよりも小さい、つまり集塵粒子に対するアーク放電でも集塵粒子が発火しない程度のエネルギー値以下になるように、電流値や電圧値等の必要保護最小値が設定される。
これを式で示すと次のようになる。
｛アーク放電電流（I1−I2）｝×（アーク放電時電圧V1）×（保護時間T0）≦（集塵粒子の最小着火エネルギー）／（安全係数ｋ） ・・・（式１）
【００１３】
次に、図１に示す実施形態１の電気集塵機における異常検出装置６の動作について、図３を用いて説明する。図３は、実施形態１の電気集塵機における異常検出装置６の動作を説明する回路図である。
図３において、１４は高電圧発生部３の高圧トランスの一次巻線である。１５は一次巻線１４に対応する二次巻線である。一次巻線１４に通電すると二次巻線１５によって荷電部４に高電圧が印加され、集塵運転が開始される。１６は巻線である。１７〜１８は抵抗である。１９は電圧検出用トランジスターである。
この巻線１６では、高電圧発生部３の二次巻線１５での高電圧に対応する低電圧が得られる。また、この巻線１６で得られた低電圧は、抵抗１７〜１８で分圧される。そして、この分圧された電圧は、電圧検出用トランジスター１９のベースにかけられる。
【００１４】
２０は抵抗である。２１は異常検出用マイコンである。２２は異常検出用マイコン２１の入力ポートである。
電圧検出用トランジスター１９は、（式１）で求められた必要保護最小値に相当する高電圧側電圧V1で動作するように設定される。
電圧検出用トランジスター１９のエミッター電位は、正常時をHレベル、異常時をLレベルとする。そして、ここで得られた電位は異常検出用マイコン２１の入力ポート２２に入力される。
【００１５】
２３は異常検出用マイコン２１の出力ポートである。２４は一次側リレー駆動用トランジスターである。２ｂは一次側リレーである。
異常検出用マイコン２１は異常時のLレベルの電位を検知すると、出力ポート２３から一次側リレー駆動用トランジスター２４のベースにHレベルの電位をかける。すると、Hレベルの電位がかけられた一次側リレー駆動用トランジスター２４は、この一次側リレー駆動用トランジスター２４のエミッターに接続された一次側リレー２bの励磁を解く。この一次側リレー２bの励磁を解くことにより、一次側リレー２aの接点がオフ（以下、OFFとする）される。また、この一次側リレー２aの接点がOFFされることにより、荷電部４への直流高電圧の印加が停止される。
なお、荷電部４への直流高電圧の印加の停止は、（式１）に示された必要保護最小値に相当する所定の時間T0以内に行われる。
また、異常時には、異常表示部９に異常の発生を表示する。
【００１６】
なお、二次側回路の電気抵抗８の抵抗値は、（式１）で求められた必要保護最小値に相当する電圧V1と電流（I1−I2）とに基づき、V1／（I1−I2）と設定される。このような抵抗値の電気抵抗８を有する本実施形態の電気集塵機において、集塵運転中に手動スイッチ７を押すと、電気抵抗８には異常時のアーク放電における必要保護最小値の電流が流れる。
【００１７】
実施の形態２．
本発明による電気集塵機の他の実施形態について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施形態２における電気集塵機の回路構成を示す基本電気回路図である。
図４において、２５はリレー部である高電圧側リレーの接点であり、荷電部４と電気抵抗８とに接続される。２６は異常検出装置チェック回路であり、制御回路部５に設けられ、異常検出装置６及び高電圧側リレー２５の接点に接続される。この異常検出装置チェック回路２６は、一次側リレー駆動用トランジスター２４のベース又はエミッターの電位を検知できるよう構成されている。
なお、図４において、図１に示す実施形態１と同一又は相当の部分には、同一符号を付してその説明を省略し、図１と相違する部分について説明した。
【００１８】
次に、図４に示す実施形態２の電気集塵機における異常検出装置チェック回路６の動作について、図５を用いて説明する。図５は、実施形態２の電気集塵機における異常検出装置６の動作を示すフローチャートである。
図５において、ステップ（以下、Ｓとする）１では、人によって運転スイッチがオン（以下、ONとする）される。続いてＳ２へ進む。Ｓ２では、運転スイッチのONに基づき、制御回路５から一次側リレーON信号が出力される。続いてＳ３〜Ｓ５が並行して処理される。Ｓ３では、制御回路５からの一次側リレーON信号の出力に基づき、一次側リレー２ａがONされる。
なお、一次側リレー２ａがONされると、荷電部４には高電圧が印加されるが、高電圧側リレー２５の接点が閉じられると、電気抵抗８には必要保護最小値の電流（I1−I2）が流れるため、二次側回路の必要保護最小値に相当する電圧はV2に降下する。
【００１９】
Ｓ４では、一次側リレーON信号に基づく異常検出装置チェック回路２６からの信号により、高電圧側リレー２５がONされる。続いてＳ６へ進む。Ｓ５では、一次側リレーON信号に基づく異常検出装置チェック回路２６からの信号により、異常検出装置チェック回路２６のタイマーがカウントされ始める。続いてＳ９へ進む。Ｓ６で、異常検出装置６は、二次側回路の電圧が必要保護最小値に相当するV2に電圧降下したか確認する。続いてＳ７へ進む。Ｓ７で、制御回路５は、二次側回路で所定の電位が得られ、荷電部４の故障や精度の悪化が見つからなければ、必要保護最小値に相当する時間T0以内に、一次側リレーOFF信号を出力する。Ｓ８では、一次側リレーOFF信号に基づき、一次側リレー２ａがOFFされる。
【００２０】
Ｓ９で、一次側リレーOFF信号は、異常検出装置チェック回路２６に入力される。そして、異常検出装置チェック回路２６は、一次側リレーOFF信号が、必要保護最小値に相当する所定の時間T0以内に入力されたかどうか確認する。一次側リレーOFF信号の入力が所定の時間T0内であればＳ１０及びＳ１１に進み、そうでなければＳ１５及びＳ１６に進む。
Ｓ１０では、高電圧側リレー２５をOFFする。Ｓ１１では、一次側リレー２ａを再びONする。続いてＳ１２へ進む。Ｓ１２では、通常の運転が行われる。続いてＳ１３へ進む。Ｓ１３では、人によって運転スイッチがOFF操作される。続いてＳ１４へ進む。Ｓ１４では、運転スイッチのOFF操作に基づき、一次側リレー２ａがOFFされる。Ｓ１４が終わるとＳ１へ戻る。
【００２１】
Ｓ１５では、異常検出装置６になんらかの問題が生じたものと判断し、一次側リレー２ａをOFF操作する。Ｓ１６では、異常表示を行う。続いてＳ１７へ進む。Ｓ１７では、人によって運転スイッチがOFF操作される。続いてＳ１８へ進む。Ｓ１８では、異常表示がリセットされる。Ｓ１８が終わるとＳ１へ戻る。
【００２２】
このように、本実施形態の電気集塵機は、運転開始時に、自動的に、異常検出装置６の動作確認が行われ、異常検出装置６に問題がある場合には荷電部４に対する直流高電圧の印加が停止する。このことにより、信頼性の高い電気集塵機が得られる。
また、異常検出装置６に問題がある場合等に、運転スイッチをOFFにして、高電圧側リレー２５をOFFにして、荷電部４に対する直流高電圧の印加を停止することにより、運転中に荷電部４に帯電した電荷を電気抵抗８で消費することができ、運転停止後に荷電部４に接触して電撃を受けることを防止することができる。
【００２３】
また、本実施形態の電気集塵機は、異常検出装置６等の異常の有無が、異常表示部９で容易に確認することができる。
さらに、本実施形態の電気集塵機は、（式１）に示すような基準を設けたことにより、集塵粒子へのアーク放電に対しても発火させないように抑えることができる。
また、本実施形態の電気集塵機は、所定の抵抗値の電気抵抗と、その電気抵抗に直流高電圧を印加させる接点とを直列に接続させ、これらからなる回路と荷電部とを並列に配置したことにより、異常検出装置６を必要保護最小値で作動させることが可能となった。
さらに、本実施形態の電気集塵機は、運転開始時に接点を一時的に閉させ、異常検出装置６の作動確認を行うことから、信頼性の高い電気集塵機を得ることができた。
【００２４】
また、本実施形態の電気集塵機は、荷電部の異常による集塵粒子へのアーク放電に対し、高電圧発生部３及び荷電部４の特性や集塵粒子の最小着火エネルギーを基準にした保護特性を有し、その保護特性に基づく必要保護最小値に相当する電気抵抗と、その電気抵抗への運転中の高電圧印加を制御する接点とを高電圧回路内の荷電部４に並列に備え、その電気抵抗に高電圧を印加したときに異常検出装置が正常に作動するかどうかを確認するため、異常検出装置６の単なる故障だけでなく、検出精度の悪化も検出可能となり、より信頼性の高い電気集塵機を得ることができる。
さらに、本実施形態の電気集塵機は、異常検出装置６の動作確認を運転開始時に自動的に行うため、信頼性や安全性の高い電気集塵機を得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明にかかる電気集塵機は、塵埃に電荷を与える荷電部と、上記荷電部に直流高電圧を印加する高電圧発生部と、上記高電圧発生部に接続され、上記荷電部の異常を検出する異常検出手段と、上記異常検出手段から出力された信号に基づき、上記高電圧発生部と電源との間の接続と遮断を行う一次側リレーと、上記高電圧発生部の電源特性・荷電部の放電特性・集塵粒子の最小着火エネルギーとから求められた抵抗値を有する電気抵抗と、高電圧側リレーとを備え、上記高電圧側リレーは、上記電気抵抗と直列に接続され、上記高電圧側リレー及び電気抵抗は、上記荷電部と並列に接続されているものであり、集塵粒子が発火しないように抑えることができる。
【００２８】
また、この発明にかかる電気集塵機は異常検出装置チェック手段を備え、異常検出手段から出力された信号に基づき、異常検出手段の異常の有無を検出するものであり、荷電部だけでなく異常検出手段の異常を検出することができる。
【００２９】
この発明にかかる電気集塵機の異常検出方法は、一次側リレーをオンするステップと、一次側リレーのオンを示す信号に基づき、高電圧側リレーをオンして、高電圧回路の電圧値を低下させるステップと、一次側リレーのオンを示す信号に基づき、タイマーのカウントを始めるステップと、電圧値を計測するステップと、電圧値に基づく所定の信号が所定の時間内に検出されなければ、異常検出装置が異常であると判断し、一次側リレーをオフするステップとを有するものであり、異常検出手段の故障を検出することができる。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１における電気集塵機の回路構成を示す基本電気回路図である。
【図２】 本発明の実施形態１の電気集塵機の二次側高電圧回路での電気特性を示すグラフである。
【図３】 本発明の実施形態１の電気集塵機における異常検出装置６の動作を説明する回路図である。
【図４】 本発明の実施形態２における電気集塵機の回路構成を示す基本電気回路図である。
【図５】 本発明の実施形態２の電気集塵機における異常検出装置６の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 電源プラグ、２ａ 一次側リレー、３ 高電圧発生部、４ 荷電部、５ 制御回路部、６ 異常検出装置、７ 手動スイッチ、８ 電気抵抗、９ 異常表示部、１０ 高電圧電源特性線、１１ 放電特性線、１２ 通常運転ポイント、１３ 異常発生時の運転ポイント、１４ 一次巻線、１５ 二次巻線、１６ 巻線、１７〜１８ 抵抗、１９ 電圧検出用トランジスター、２０ 抵抗、２１ 異常検出用マイコン、２２ 入力ポート、２３ 出力ポート、２４ 一次側リレー駆動用トランジスター、２ｂ 一次側リレー、２５ 高電圧側リレー、２６ 異常検出装置チェック回路。

Claims (3)

1. 塵埃に電荷を与える荷電部と、上記荷電部に直流高電圧を印加する高電圧発生部と、上記高電圧発生部に接続され、上記荷電部の異常を検出する異常検出手段と、上記異常検出手段から出力された信号に基づき、上記高電圧発生部と電源との間の接続と遮断を行う一次側リレーと、上記高電圧発生部の電源特性・荷電部の放電特性・集塵粒子の最小着火エネルギーとから求められた抵抗値を有する電気抵抗と、高電圧側リレーとを備え、上記高電圧側リレーは、上記電気抵抗と直列に接続され、上記高電圧側リレー及び電気抵抗は、上記荷電部と並列に接続されていることを特徴とする電気集塵機。
2. 異常検出装置チェック手段を備え、異常検出手段から出力された信号に基づき、異常検出手段の異常の有無を検出することを特徴とする請求項１に記載の電気集塵機。
3. 請求項１に記載の電気集塵機の異常検出方法であって、一次側リレーをオンするステップと、一次側リレーのオンを示す信号に基づき、高電圧側リレーをオンして、高電圧回路の電圧値を低下させるステップと、一次側リレーのオンを示す信号に基づき、タイマーのカウントを始めるステップと、上記電圧値を計測するステップと、上記電圧値に基づく所定の信号が所定の時間内に検出されなければ、異常検出装置が異常であると判断し、上記一次側リレーをオフするステップとを有することを特徴とする電気集塵機の異常検出方法。

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