JPH04310252A - 電気集塵機の電源装置 - 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】

【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
ＬＣ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の導通時から所定時間後の第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１０
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

Claims (1)

【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の導通時から所定時間後の第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
   集塵機に供給することを特徴とする電気集塵機の電源装
   置。