JPH0429767A - 電気集塵機用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気集塵機用電源装置に係り、特に直流高電圧
にキャパシタの充放電によるパルス波形の電圧を重畳し
た電圧波形を出力するに好適な電気集塵機用電源装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

一般に電気集塵機においてはダストの電気抵抗が高くな
ると逆電離現象と呼ばれる異常放電が発生し集塵性能を
著しく低下させることが知られている。これは集廖室の
集字電極板上に帯電付着したダストが高抵抗の場合、ダ
スト層の電荷放出が悪し）ためにそのダスト層において
電気的絶縁破壊が生じ、この絶縁破壊によって発生した
イオンが集塵空間の電荷を中和してしまうものである。

このような逆電離現象の対策として、従来、電気集ｌ！
！機には間欠荷電方式とパルス荷電方式とが採用されて
いる。

前者は通常の直流印加電圧を商用電源周期の数サイクル
ごとに断続させて印加する方法で、件能改善効果は後者
に比べると小さいが、従来の電源を僅かに変更するだけ
て実現できる。

一方、パルス電荷方式は、印加するパルス幅で１）ミリ
セカンドパルス荷電方式、　　２）マイクロセカンドパ
ルス荷電方式　３）ナノセカンドパルス荷電方式に大別
される。間欠荷電方式もミリセカンドパルス荷電方式の
一種と見ることが出来る。

パルス荷電方式の特徴は、瞬間的に高い電圧が放電極に
印加されるた於、放電極の形状や汚れにあまり支配され
ずに放電極全体にわたって−様なコロナ放電が発生し、
しかも断続的に放出されるときのイオン密度は高いため
、相互反発によって集塵空間に分散し、集塵極上におい
て−様なコロナ電流分布が得られる。

またパルス荷電時の火花電圧は直流荷電の時よりも高く
、その差はパルス幅が短いほど大きくなる性質があるた
めパルス荷電方式ではそれだけ高い電圧が印加できる。

逆電離現象は集塵極上のコロナ電流密度の高い所で発生
し易いが、パルス荷電方式は、コロナ電流分布を平坦化
することで抑制していると考えろれている。この効果は
、高い電圧を短いパルス幅で印加するほど大きくなる。

第８図にこのようなパルス荷電方式が採用されている従
来の電気集塵機用電源装置の全体構成を示す。

第８図に於いて、１０は電気集塵機、２０は直流高電圧
電源回路、３０は高電圧パルス発生電源回路である。電
気集塵機ｌＯは放電極１２と集塵極１４とから構成され
る。直流高電圧電源回路２０は、交流電源２１、サイリ
スタ２２、変圧器２３、ダイオード２４かろ構成される
。

また、高電圧パルス発生電源回路３０は、交流電源３１
、サイリスタ３２．３４、平滑用キャバ／り３２１、ダ
イオード３５、インダクタ３６、パルス変圧器３７、及
び結合キヤバンタ３８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との電極間に直流高電圧電源回路２０
から出力されるベース電圧が印加され、又、高電圧パル
ス発生電源回路３０から出力される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。

即ち、直流高電圧電源回路２０の交流電源２１からの電
圧は、変圧器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、パルス発生電源回
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Ｒ３１からの電圧が平滑用キャパシタ
３３に充電される。そして、放電極１２と集塵極１４に
より形成されたキャパシタ、パルス変圧器３７、インダ
クタ３６、平滑用キヤバンタ３３により構成された振動
回路をスイッチング素子のサイリスタ３４で起動し、放
電極１２と集π極１４との間にパルス電圧を印加するよ
うにしている。

第９図は他のパルス発生電源回路を有する従来の電気集
塵機用電源装置の回路図であり、このパルス発生電源回
路においても、放電極１２と集塵極１４により形成され
たキャパシタ、インダクタ４２及びキヤパンタ４３で構
成された振動回路をサイリスタ３４で起動させ、パルス
電圧を得るようにしている。

第１０図はパルス荷電方式の更に他の従来例を示す回路
図である。同図において、直流電源５０により抵抗器５
１を介してキャパンタ５２が充電され、キャパシタ５２
の端子電圧がスパークギャップ５３のスパーク電圧以上
になると、スパークギャップ５３は火花放電により短絡
する。このとき、キ、パンタ５２に蓄えるれていた電荷
はスパークギャップ５３を通して抵抗器５４に流れ、パ
ルス電圧が発生する。このパルス電圧のパルス幅は、キ
ヤバンタ５２と抵抗器５４の値の積で決まり、抵抗器５
４の値を小さくすることにより、第８図や第９図の従来
例よりも短いパルス幅を実現することができる。尚、５
５は結合キヤパンク、５６は直流電源である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前述したようにパルス荷電方式の効果を上げ
るにはパルス幅を短くしたほうが良いが、第８図及び第
９図に示した従来例では負荷のキャパシタを含む電気振
動回路を利用しているた袷、振動回路の定数によりパル
ス幅が決定される。従って、電気集廖装蓋が大きくなれ
ば、キャパシティも大きくなるため振動の周期は長くな
り、パルス幅が長くなる。これに対処するためにはイン
ダクタンスを小さくすればよいが、同時に大電流を扱う
高速スイッチング素子が必要となる。

また、負荷のキャパシティが同じであっても、さらに性
能向上のためパルス幅を短くするには、やはりインダク
タンスを小さくする必要があり、この場合、スイッチン
グ素子には瞬間的に大電流が流れることになる。

現在スイッチング素子としては、サイリスタなど半導体
が使われるのが主流であるが、ｄｉ／ｄｔが大きいと破
壊しやすく、上記のような電源に使う高速大電流サイリ
スクはコストが高く信頼性の面でも課題が残されていて
、適用電気集ｉ装置の大形化、パルス幅の短縮化が困難
であった。

また、第１０図に示した従来例は、抵抗器による電力損
失のための運転コストの増加、スパークギャップの寿命
の問題から商品化にはいたっていない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、高電
圧や大きなｄｉ／ｄｔ　にも強く信頼性が高く、且つパ
ルス幅の短いパルス電圧を供給することができる電気集
塵機用電源装置を提供することを目的とする。

：発明が解決しようとする課題〕・ 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
電気集塵機用電源装置において、次キャパシタの両端に
所定の周期の振ｖＪ電圧を発生させる高電圧発生手段と
、前記高電圧発生手段と電気集塵機の電極との間に配設
された磁気圧縮回路による第１、第２のスイッチング手
段と、前記高電圧発生手段による一次キヤパンクの充電
時に該一次キャパシタから前記第２のスイッチング手段
に電流が流れるのを阻止するバルブ手段と、を備え、前
記第１のスイッチング手段は前記一次キヤバンクの両端
に発生した電圧が所定値に達するとスイッチング動作し
、急峻な立ち上がりを持つパルス電圧に変換して電気集
塵機の電極に印加し、前記第２のスイッチング手段は前
記第１のスイッチング手段のスイッチング動作後、所望
のパルス幅時間経通後にスイッチング動作し、前呂己電
極に蓄えられた電荷を前記バルブ手段を介して一次キャ
パシタ側に回収するとともに、前記パルス電圧のパルス
幅を規制するように構成されることを特徴としている。

こ作用二 本発明によれば、高電圧発生手段と電気集塵機の電極と
の間に磁気圧縮回路による第１、第２のスイッチング手
段を挿入し、高電圧発生手段の一次キャパンタの両端に
発生した電圧が所定値に達すると、磁気圧縮回路の急峻
な立ち上がりを示すスイッチング特慄をもって、第１の
スイッチング手段を通って電気集！！！機の電極間（放
電極と集磨極間）のキャパシティを充電し、その後再び
第２のスイッチング手段及びバルブ手段を通って放電極
と集磨極間に蓄えられた電荷を高電圧発生手段側に戻し
、急峻でパルス幅の短いパルス電圧を発生するようにし
ている。

口実絶倒〕 以下添付図面に従って本発明に係る電気集塵機用電源装
置の好ましい実施例を詳説する。

第１図は本発明に係る第１実施例を示す回路図であり、
第８図に示した従来の電気集塵機用電源装置と同一の部
材若しくは顎似の部材には同一の符号を付し、その詳し
し）説明は省略する。

第１図に於いて、１０は集塵機、２０は直流高電圧電源
回路、１００は高電圧パルス発生電源回路である。

高電圧パルス発生電源回路１００は、交流電源１０２、
整流用ダイオード１０４、平滑用キヤバンタ１０６、ス
イッチングサイリスタ１０８、ダイオード１１０、イン
ダクタンス１１２、及び一次キャパシタ１１４を有する
高電圧発生回路と、磁気圧縮用の可飽和リアクトル１２
０．１２２及びダイオード１２４を存する磁気圧縮回路
とから構成されている。

可飽和リアクトル１２０．１２２は、第２図に示すよう
にトロイダル形磁芯１２１にコイルを巻いて構成される
。トロイダル形磁芯１２１は、非晶質合金又はフェライ
ト等の材料で形成され、磁束密度（Ｂ）−電界（Ｈ）曲
線が第３図に示すような角形ヒステリンスルーブ特惟を
持つものが使用される。

第１図において、スイッチングサイリスタ１０８をオン
させると、平滑用キヤパンク１０６１．１えられていた
電荷はインダクタンス１１２を通して流れ、一次キャパ
ンタ１１４の両端には正弦波状に変化する高電圧が現れ
る。この正弦波の周期よ、平滑用キヤパンタ１０６、一
次キヤパンタ１１４の容量及び電流が流れる回路のイン
ダクタンスで決まる。

一次キャパシタ１１４は上記電圧変化に応じて充電され
ていくが、可飽和リアクトル１２０は初め大きなインダ
クタンスを持っているため、その出力側にはほとんど電
圧が現れない。また、一次キャパシタ１１４の充電中に
は、可飽和リアクトル２２に直列に接続されたダイオー
ド１２４により、可飽和リアクトル１２２には電流が流
れないようになっている。

その後、一次キヤバンタ１１４の電圧がピークに近づく
と、可飽和リアクトル１２０は急激に飽和し、インダク
タンスが激減する。このとき、次キャパシタ１１４に蓄
えられていた電荷は短時間のうちに電気集塵機１０の放
電極１４間のキャパシティに移り、急峻な立ち上がりの
パルス電圧が印加されることになる。

一方、可飽和リアクトル１２２は電気集塵機に電荷が移
った後、所望のパルス幅の時間経過後に飽和状態になる
ように設計されており、これにより電気集塵機に蓄えら
れた電荷は可飽和リアクトル１２２、ダイオード１２４
を通して一次キャパシタ１１４に移され、その後さらに
、ダイオード１１０を通して平滑用キャパシタ１０６に
戻される。尚、可飽和リアクトル１２０及び１２２が飽
和状態に移るタイミングは、入力側の電圧波形に応じて
コアの材質、寸法、コイルの巻数を適当に選ぶことによ
り設定できる。

以上の動作による、可飽和リアクトル１２０の入力側及
び出力側の電圧波形をそれぞれ第４図（Ａ）及び（Ｂ）
に示す。同図（Ａ）に示すように、スイッチングサイリ
スタ１０８を含む高電圧発生回路は、周期の長い正弦波
状の電圧を発生するが、磁気圧縮回路のスイッチング動
作により磁気圧縮回路の出力側には、同図（Ｂ）に示す
ように立ち上がり、立ち下がりが急峻で幅が短いパルス
電圧が発生する。

尚、上記パルス幅は可飽和リアクトル１２２によって決
定され、必要に応じてパルス幅の短いパルス電圧を発生
させることができる。また、可飽和リアクトルはスイッ
チングサイリスタに比べて高電圧や大きなｄｉ／ｄｔ　
にも強い。一方、スイッチングサイリスタ１０８のスイ
ッチング動作は、立ち上がりの遅いパルスを扱えばよい
ので、大電流の処理ができ、大型の電気集塵機の電源に
も対応できる。

第５図は本発明に係る第２実施例を示す回路図である。

第１図の第１実施例では、可飽和リアクトル１２０と１
２２を別の磁芯を使って構成したが、第５図の第２実施
例では２つの可飽和リアクトル１３０と１３２とが、第
６図に示すように１つの磁芯１３１を共用している点で
第１実施例と相違している。第２実施例によれば、磁芯
のコスト低減や電源装置の構成を簡略化することができ
る。

第７図は本発明に係る第３実施例を示す回路図である。

第１図の第１実施例と比較すると、第３実施例ではパル
ス変圧器１４０を配設した点で相違する。

即ち、第３実施例では、スイッチングサイリスタ１０８
をオンさせると、平泄用キャパシタ１０６に蓄えろれて
いた電荷はパルス変圧器１４０（＋）一次側１４０Ａを
通して流れ、二次側１４０Ｂに昇圧されたパルス電圧が
現れる。そして、この昇圧されたパルス電圧によって一
次キヤパンタ１１４に電荷を蓄えるようにしている。こ
の第３実施例によれば、耐圧の低いスイッチングサイリ
スタでも使用できるという利点がある。

〔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電源装置
によれば、電気圧縮回路によるスイッチング動作でパル
ス電圧を得るようにしたため、従来のスイッチングサイ
リスタに比べて高電圧や大きなｄｉ／ｄｔ　にも強く信
頼性の高い１ｔＲ装置を提供することができるとともに
、磁気圧縮回路による２つのスイッチング手段によって
パルス幅の短いパルス電圧を発生させることができる。

これにより、放電極かろのイオン放出が一様に行われ、
集塵性能を高く維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気集鷹機用′ＩＸ源装置の第１
実施例を示す回路図、第２図は第１図に示した可飽和リ
アクトルの外形図、第３図は第２図に示した可飽和リア
クトルのトロイダル形磁芯のＢ−Ｈ曲線を示す図、第４
図（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ第１図の可飽和リアクト
ルの入力端電圧波形図及び出力側電圧波形図、第５図は
本発明に係る電気集塵機用電源装置の第２実施例を示す
回路図、第６図は第５図に示した可飽和リアクトルの外
形図、第７図は本発明に係る電気集１１！機用電源装置
の第３実施例を示す回路図、第８図乃至第１０図はそれ
ぞれ従来の電気集！！機用電源装置の回路図である。 １０・・電気集塵機、　　１２・・放電極、１４・・・
集塵極、　　　２０・・直流高電圧電源回路、１００・
・・高電圧パルス発生電源回路、１０２・・・交流電源
、１０４・・・整流用ダイオード、１０６・・・平滑用
キヤバンク、 １０８・・スイッチングサイリスタ、 １１０．１２４・・・ダイオード、 １１２・・・インダクタンス、１１４・１２０．１２２
．１３０．１３２・ １４０・・・パルス変圧器。 一次キヤパンク、 可飽和リアクトル、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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用電源装置において、 一次キャパシタの両端に所定の周期の振動電圧を発生さ
   せる高電圧発生手段と、 前記高電圧発生手段と電気集塵機の電極との間に配設さ
   れた磁気圧縮回路による第１、第２のスイッチング手段
   と、 前記高電圧発生手段による一次キャパシタの充電時に該
   一次キャパシタから前記第２のスイッチング手段に電流
   が流れるのを阻止するバルブ手段と、を備え、 前記第１のスイッチング手段は前記一次キャパシタの両
   端に発生した電圧が所定値に達するとスイッチング動作
   し、急峻な立ち上がりを持つパルス電圧に変換して電気
   集塵機の電極に印加し、前記第２のスイッチング手段は
   前記第１のスイッチング手段のスイッチング動作後、所
   望のパルス幅時間経過後にスイッチング動作し、前記電
   極に蓄えられた電荷を前記バルブ手段を介して一次キャ
   パシタ側に回収するとともに、前記パルス電圧のパルス
   幅を規制するように構成されることを特徴とする電気集
   塵機用電源装置。