JPH04358551A - 電気集塵装置 - 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】本発明は電気集塵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来公知の電気集塵機においては、例え
ば図７の回路図に示すように、サイリスタ、リアクタ、
高圧変圧器、整流器、制御回路を具え、手動又は自動で
０〜１００％のアナログ信号に対応した位相角αを有す
るパルスを発信する制御回路とか、火花頻度制御のよう
に火花頻度を一定とするような位相角αを有するパルス
を発信するサイリスタの制御により、リアクタ、高圧変
圧器、整流器を介して商用周波数電源より直流高電圧を
得、これを集塵電極に印加するようにしている。しかし
ながら、このような電気集塵機が原理的に集塵できる煤
塵は比抵抗ρｄが大略１０４　〜１０１１Ωｃｍの範囲
に限られ、ρｄ　が１０１１〜１０１３Ωｃｍの範囲の
煤塵に対しては集塵性能が非常に低下するという欠点が
ある。

【０００３】また前記連続的に電力を流す方式の他にも
パルス電圧を数ｍｓの周期で印加するパルス方式電気集
塵装置が提案されている。このパルス方式によればパル
ス電圧の最大値を連続荷電式の直流電圧と比べて上昇さ
せることができるため集塵性能を連続荷電式のものより
高めることができるとされている。

【０００４】しかしながらこのパルス方式においてもρ
ｄ　が著しく高い場合に発生する逆電離を防止すること
は不可能であった。何故ならば放電極と集塵極間の静電
容量と大きなコロナ放電の抵抗により電圧が平順化され
るため、パルスの尖頭電圧を高めるためには多量の電流
を供給しなければならず、その電流によって逆電離が発
生してしまうからである。

【０００５】さらにまたこれら従来方式を改良するため
に例えば特開昭５２−１５６４７３号公報に記載された
如く集塵極と放電極との間に主電界を形成するための可
変直流高圧電圧を印加する可変直流高圧電源を接続し、
且つこれと直列に重畳して前記両電極間に周期的な時間
的変動を行う大きさ、波形巾、くり返し周期等が可変の
可変変動電圧を印加して集塵を行うパルス荷電型電気集
塵装置も提案されている。

【０００６】しかしながらこの装置では前記の如き２組
の電源を必要とし、且つサイリスタを使用したパルス電
源を主電界の直流高電圧のレベルで使用しなければなら
ないので、パルス電源の絶縁が大きな問題であり、また
その制御入力変成器等の絶縁も必要になって装置が大型
、高価になると共に制御部が高電圧になるから操作上の
危険を伴い易い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】煤塵が正常電離を行っ
ているときの電圧電流特性は図５に示す実線Ｉ　のよう
になるが、逆電離を行なうとその特性は破線ＩＩのよう
になる。集塵効率は電圧・電流何れも大である程大であ
るが、逆電離が生起すると、電流は破線ＩＩに沿って変
化することになるので、電流を流しても電圧は上がらず
、この状態では無駄な電流が流れることになる。従来の
電気集塵器の集塵性能の低下は集塵機内で逆電離が生起
することに起因する。

【０００８】本発明は以上の事情に鑑みて提案されたも
ので、比抵抗ρｄ　が１０１１〜１０１３Ωｃｍの範囲
の煤塵でも逆起電力の発生を防止することにより、性能
を低下することなく集塵することができ、且つ装置が簡
単、安価であるとともに安全に操作し得る電気集塵装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電気集塵装
置は、入力側が商用電源に接続されたサイリスタと、一
次側が上記サイリスタの出力側に接続された高圧変圧器
と、入力側が上記高圧変圧器の二次側に接続され、出力
側が電気集塵装置の放電極に接続された高圧整流器と、
パルスの高さＡ１　とパルスのベースの高さＡ２　が０
＜Ａ２　＜Ａ１　であって、周期Ｔが０．０２秒＜Ｔ＜
１秒のサイリスタ制御信号により上記電気集塵装置の放
電極に直流高電圧を間欠的に荷電制御する上記サイリス
タの間欠制御回路とを具え、かつ該間欠制御回路は間欠
荷電周期の調節機能を具えてなることを特徴とする。

【００１０】

【作用】集塵効率の高低は電圧のピーク値ＶＰ　と電圧
の時間的平均値ＶＡＶの積ＶＰ　×ＶＡＶに比例し、Ｖ
Ｐ　×ＶＡＶが大である程集塵効果は大となる。

【００１１】煤塵が正常電離を行っているときの電圧電
流特性は図５に示す実線Ｉ　のようになるが、逆電離を
行なうとその特性は破線ＩＩのようになる。集塵効率は
電圧・電流何れも大である程大であるが、逆電離が生起
すると、電流は破線ＩＩに沿って変化することになるの
で、電流を流しても電圧は上がらず、この状態では無駄
な電流が流れることになる。電流が増加して逆電離現象
が生起すると、電圧電流特性は実線Ｉ　から実線ＩＩに
変わるが、これには約１秒の時間遅れがある。

【００１２】そこで本発明では０．０２秒＜Ｔ＜１秒の
所定周期Ｔで間欠的に直流高電圧を荷電制御するととも
に、間欠荷電周期の調節機能を有する間欠制御回路を設
け、周期を電気集塵装置の運転条件（煤塵の比抵抗の変
化など）に応じて間欠制御回路で集塵効果が最大となる
ように設定する。

【００１３】すなわち本発明では短時間に実線Ｉ　に沿
って電流がａ１からａ２へ（またはａ２からａ１へ）パ
ルス的に流れ、平均電流値を小にし、破線沿って電流が
流れないようにする。そのため、周期を所定に設定する
ことにより、比抵抗ρｄ　が１０４　〜１０１３Ωｃｍ
の範囲の煤塵を効果的に集塵でき、省エネルギ化を図る
ことができる。

【００１４】またベースの高さＡ２　を０よりも大きい
値とすることにより、間隔Ｔ２　中の集塵器の電圧がベ
ースの高さＡ２　を０とするときよりも高くでき、その
結果、間隔Ｔ２　中も集塵作用を維持すると共に集塵板
上のダストの再飛散を防止することができる。

【００１５】他方周期Ｔが長くなると、電圧の時間的平
均値ＶＡＶが低下するが、ベースの高さＡ２　を所定に
調節することにより、間隔Ｔ２　中の集塵器の電圧を逆
電離を起こさない最も高い電圧に調節できるので、電圧
の時間的平均値ＶＡＶを高めることができ、その結果、
ＶＰ　×ＶＡＶを上昇させ、集塵効果を大きくすること
ができる。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例を図１〜図６に示す。

【００１７】公知の電気集塵機の集塵性能の低下は集塵
機内で逆電離が生起することに起因するのであるが、本
発明者は長年研究の結果、逆電離現象の発生には１秒程
度の時定数が存在することを発見した。この特性を利用
して、従来、連続的に電流を流していたのを間欠的に電
圧を下げて電流を絞ることにより、すなわち、逆電離発
生の手前で電流を絞ることにより、比抵抗ρｄ　が１０
４　〜１０１３Ωｃｍの範囲の煤塵に対しても集塵性能
の低下することのない電気集塵装置を発明した。

【００１８】ところで前述のように時定数に対応した１
秒程度の期間に荷電電流の流通期間を制限すれば逆電離
現象発生の手前でそれを阻止することができるが、電圧
が特定のレベルに低下するまでにある程度の時間が必要
であり、停止時間が短いと前後のパルスが重畳して連続
荷電になってしまう。この特定レベルに低下する時間と
しては０．０１秒程度が必要である。

【００１９】したがって間欠荷電周期は少なくとも上記
０．０１秒以上は必要である。一方、荷電電流の流通期
間は前述のように１秒以下にする必要があるが、その際
の停止期間をあまり大きくすると集塵効率を低下させる
ことになる。そのため荷電周期の上限は１秒程度が必要
である。

【００２０】前記した逆電離の時定数は、ｉｍを平均コ
ロナ電流、Ｅｄｓをダスト層の絶縁破壊電界強度、ρｄ
　をダスト層の見掛け抵抗率とするとき、ｉｍ＜（Ｅｄ
ｓ／ρｄ　）の条件において、コロナ電流の一定値を維
持する限り、電流を高くするか、あるいは低くするかに
拘らず、逆電離現象を生起しない時間である。

【００２１】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
ると、図１はそのサイリスタ制御回路を示すブロック線
図、図２は図１の間欠制御回路の拡大回路図、図３は図
２のインバータの特性図、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）
はそれぞれ図２のＡ，Ｂ，Ｃ点における電圧波形図、図
５は電気集塵装置の正常電離と逆電離との関係を示す電
圧電流特性図、図６（Ａ）は本発明の一実施例の電気集
塵装置における位相角、電流、電圧の各時間に対する変
化を示す図、図６（Ｂ）は図７に示した公知の電気集塵
機における位相角、電流、電圧の各時間に対する変化を
示す図である。

【００２２】まず、図１及び図２において、１はサイリ
スタ２の位相制御を行う間欠制御回路で、切換スイッチ
３により自動回路４又は手動５の何れか一方に接続され
るようになっている。Ｃはコンデンサ、Ｄ１　，Ｄ２　
，Ｄ３　，Ｄ４　はそれぞれダイオード、Ｒ１　，Ｒ２
　，Ｒ３　，Ｒ４　はそれぞれ可変抵抗器、Ｒ５　，Ｒ
６　，Ｒ７　はそれぞれ抵抗、ＴＲ１　はトランジスタ
、ＩＶ１　，ＩＶ２　はそれぞれ図３に示すような入出
力特性を有するＣＭＯＳ−ＩＣインバータである。

【００２３】このような回路において、Ａ点の電圧ＶＡ
　は図４（Ａ）に示すようになり、荷電時間すなわちパ
ルス巾Ｔ１　及び荷電休止時間すなわち後続パルスとの
間隔Ｔ２はそれぞれ可変抵抗Ｒ１　及びＲ２　により自
由に設定されるとともに、荷電電圧すなわちパルスの高
さＡ１　及びベース電圧すなわちパルスのベースの高さ
Ａ２　はそれぞれ可変抵抗Ｒ３　及びＲ４　により自由
に設定することができる。

【００２４】パルス巾Ｔ１　（荷電時間）と、後続パル
スとの間隔Ｔ２　（荷電休止時間）との和Ｔを間欠荷電
の周期という。パルス巾Ｔ１　と間隔Ｔ２　との可変設
定は、切換スイッチ３を介して間欠制御回路１に接続さ
れる自動回路４あるいは手動５により行う。間欠制御回
路１からの信号は、図４（Ａ）となり、その結果サイリ
スタの位相角は、図６（Ａ）の位相角αとなる。

【００２５】間欠荷電の周期Ｔは、０．０２秒＜Ｔ＜１
秒の範囲の所定周期とする。周期Ｔの変更は、パルス巾
Ｔ１　と間隔Ｔ２　の個々を変化させるか、その両方を
変化させることで行う。あるいは周期Ｔはそのままで、
パルス巾Ｔ１　と間隔Ｔ２　を変えてもよい。

【００２６】自動のときは例えば可変抵抗Ｒ３　すなわ
ちパルス高さＡ１　を火花頻度制御の出力で調節するか
、又は例えばマイクロコンピユ−タで可変抵抗Ｒ１　〜
Ｒ４　の最適制御を行なうことができる。そのときのア
ルゴリズムは、例えば後記するＶＰ　×ＶＡＶを最大と
すること等がある。

【００２７】図４（Ａ）に示すパルスのベースの高さＡ
２　は、間欠荷電制御を安定的に行うためにサイリスタ
の制御上の安全余裕を考慮し、０よりも大きい値（０＜
Ａ２　＜Ａ１　）とする。

【００２８】またベースの高さＡ２　を０よりも大きい
値とすることにより、間隔Ｔ２　中の集塵器の電圧がベ
ースの高さＡ２　を０とするときよりも高くなる。その
結果、間隔Ｔ２　中も集塵作用を維持すると共に集塵板
上のダストの再飛散を防止することができる。

【００２９】Ｅ点の電圧はＡ点の電圧とほとんど同一で
あり、トランジスタＴＲ１　はエミッタフォロワとして
電流増巾とインピーダンス変換のために挿入されており
、Ｇ点の出力はＦ点のＯＲゲートの出力となり何れか大
なる一方が選択されて出力される。

【００３０】本発明によれば、このような制御回路をも
ってサイリスタを制御することにより、商用周波数電源
を用いて集塵電極に略０．０２〜１秒の周波数の範囲で
可変の直流高電圧を間欠的に印加し、これによって煤塵
の集塵作用を行うのである。

【００３１】ここで電気集塵作用の基本的性質を略説す
ると、煤塵が正常電離を行っているときの電圧電力特性
は図５に示す実線Ｉ　のようになるが、逆電離を行なう
とその特性は破線ＩＩのようになる。集塵効率は電圧・
電流何れも大である程大であるが、逆電離が生起すると
、電流は破線ＩＩに沿って変化することになるので、電
流を流しても電圧は上がらず、この状態では無駄な電流
が流れることになる。集塵効率の高低は電圧のピーク値
ＶＰ　と電圧の時間的平均値ＶＡＶの積ＶＰ　×ＶＡＶ
に比例し、ＶＰ　×ＶＡＶが大であるほど集塵効果は大
となる。

【００３２】因みに前記した従来のパルス電荷方式は、
もともと逆電離を抑制防止することを目的としたもので
はなく、急峻なパルスを短時間かけることにより火花閃
絡電圧を従来の直流連続電荷方式の場合より上昇させる
ことができることを利用してＶＰ　が大きくなり、した
がってＶＰ　×ＶＡＶ（ηに比例）が上昇することのみ
を目的としたものである。電流が上昇して逆電離現象が
生起すると、電圧電流特性は実線Ｉ　から実線ＩＩに変
わるが、これには約１秒の時間遅れがある。

【００３３】ところで、図５において、ＶＰ　×ＶＡＶ
の値を比較すると、従来の集塵機ではＶｂ　２　となる
のに対し、本発明ではＶａ２×ＶＡＶとなりＴ１　，Ｔ
２　，Ａ１　，Ａ２　の選定如何により、例えばＶｂ　
２　＝１００に対し、Ｖａ２×ＶＡＶ＝約１３０という
ようにＶｂ　２　＜Ｖａ２×ＶＡＶとすることができる
ので、集塵効果は大となる。

【００３４】その際、本発明では短時間に実線Ｉ　に沿
って電流がａ１からａ２へ（またはａ２からａ１へ）パ
ルス的に流れ、平均電流値は小であるから、破線沿って
電流が流れることはないが、従来の集塵機では電流が増
すと逆電離が生起して破線に沿って電流が増し、ｂ点に
なれば、それ以上電圧を増すことができず、すなわち実
線Ｉ　のａ２点にはならない。実測結果によれば、本発
明による集塵効果は従来のものに比べて１０〜２０％増
加することが報告されている。

【００３５】図６（Ａ），（Ｂ）は、本発明装置と従来
の集塵機の特性を比較したもので、（Ａ）は本発明装置
の位相角、電流、電圧を、（Ｂ）は従来の集塵機のそれ
を示し、図６（Ａ）の電圧分布は図５の実線Ｉ　に沿っ
て生じたものである。

【００３６】本発明装置と従来の集塵機とのエネルギを
比較すると、エネルギ＝ＶＩであるから、従来の集塵機
では、３０ｋＶ（平均電圧）×１６００ｍＡ（平均電流
）＝４８ｋＷに対し、本発明では、２１ｋＶ×４００ｍ
Ａ＝８．４ｋＷとなり、本発明では従来の集塵機の１７
．５％のエネルギで集塵効果を奏することができること
が分かる。

【００３７】要するに、本発明によれば、入力側が商用
電源に接続されたサイリスタと、一次側が上記サイリス
タの出力側に接続された高圧変圧器と、入力側が上記高
圧変圧器の二次側に接続され、出力側が電気集塵装置の
放電極に接続された高圧整流器と、パルスの高さＡ１　
とパルスのベースの高さＡ２が０＜Ａ２　＜Ａ１　であ
って、周期Ｔが０．０２秒＜Ｔ＜１秒のサイリスタ制御
信号により上記電気集塵装置の放電極に直流高電圧を間
欠的に荷電制御する上記サイリスタの間欠制御回路とを
具え、かつ該間欠制御回路は間欠荷電周期の調節機能を
具えてなることを特徴とするもので、特に本発明では０
．０２秒＜Ｔ＜１秒の所定周期Ｔで間欠的に直流高電圧
を荷電制御するとともに、間欠荷電周期の調節機能を有
する間欠制御回路を具えているので、周期を電気集塵装
置の運転条件（煤塵の比抵抗の変化など）に応じて間欠
制御回路で集塵効果が最大となるように設定できる。例
えば、周期を所定に設定することにより、比抵抗ρｄ　
が１０４　〜１０１３Ωｃｍの範囲の煤塵を効果的に集
塵でき、省エネルギ化を図ることができる。

【００３８】さらに、ベースの高さＡ２　を０よりも大
きい値とすることにより、間隔Ｔ２　中の集塵装置の電
圧がベースの高さＡ２　を０とするときよりも高くでき
、その結果、間隔Ｔ２　中も集塵作用を維持すると共に
集塵板上のダストの再飛散を防止することができる。

【００３９】さらにまた、周期Ｔが長くなると、電圧の
時間的平均値ＶＡＶが低下するが、ベースの高さＡ２　
を所定に調節することにより、間隔Ｔ２　中の集塵装置
の電圧を逆電離を起こさない最も高い電圧に調節できる
ので、電圧の時間的平均値ＶＡＶを高めることができ、
その結果、ＶＰ　×ＶＡＶを上昇し、集塵効果が大とな
る。このように、本発明によれば簡単かつ取扱いの容易
な高性能かつ省エネルギ型の電気集塵装置を得るから、
産業上極めて有益である。

【００４０】

【発明の効果】本発明装置は前述のように構成されてい
るので、以下に示すような効果を奏する。

【００４１】（１）本発明の電気集塵装置によれば、逆
電離を起こさないので、逆電離の発生のために従来の装
置が集塵できなかった比抵抗ρｄ　が１０１１Ωｃｍを
越える高抵抗の煤塵も、高い集塵性能で集塵することが
できるとともに、集塵時の消費電力の大幅な節減も達成
できる。実測結果によれば、従来の連続荷電方式のもの
に比べて、消費電力を２０％節電できる。

【００４２】（２）従来の連続荷電方式のものに比べて
、集塵面積を３０％削減できるため、よりコンパクトな
設計が可能となり、装置の据付スぺ−スや装置のコスト
の大幅な節減も達成できる。

【００４３】（３）また本発明は０．０２秒＜Ｔ＜１秒
の所定周期Ｔで間欠的に直流高電圧を荷電制御するとと
もに、間欠荷電周期の調節機能を有する間欠制御回路を
具えているので、周期を電気集塵装置の運転条件（煤塵
の比抵抗の変化など）に応じて間欠制御回路で集塵効果
が最大となるように設定できる。 （４）周期を所定に設定することにより、比抵抗ρｄ　
が１０４　〜１０１３Ωｃｍの範囲の煤塵を効果的に集
塵でき、省エネルギ化を図ることができる。

【００４４】（５）ベースの高さＡ２　を０よりも大き
い値とすることにより、間隔Ｔ２　中の集塵器の電圧が
ベースの高さＡ２　を０とするときよりも高くでき、そ
の結果、間隔Ｔ２　中も集塵作用を維持すると共に集塵
板上のダストの再飛散を防止することができる。

【００４５】（６）周期Ｔが長くなると、電圧の時間的
平均値ＶＡＶが低下するが、ベースの高さＡ２　を所定
に調節することにより、間隔Ｔ２　中の集塵器の電圧を
逆電離を起こさない最も高い電圧に調節できるので、電
圧の時間的平均値ＶＡＶを高めることができ、その結果
、ＶＰ　×ＶＡＶを上昇し、集塵効果が大となる。 （７）実測結果によれば、本発明による集塵効果は従来
のものに比べて１０〜２０％増加することが報告されて
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すサイリスタ制御回路の
ブロック線図。

【図２】図１の間欠制御回路の拡大回路図。

【図３】図２のインバータの特性図。

【図４】図２のＡ，Ｂ，Ｃ点における電圧波形図。

【図５】電気集塵機の正常電離と逆電離との関係を示す
電圧電流特性図。

【図６】電気集塵装置における位相角、電流、電圧の各
時間に対する変化を示す図。

【図７】公知の電気集塵機における位相角、電流、電圧
の各時間に対する変化を示すブロック線図。

【符号の説明】 １…間欠制御回路、２…サイリスタ、３…切換スイッチ
、４…自動回路、５…手動。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　入力側が商用電源に接続されたサイリ
   スタと、一次側が上記サイリスタの出力側に接続された
   高圧変圧器と、入力側が上記高圧変圧器の二次側に接続
   され、出力側が電気集塵装置の放電極に接続された高圧
   整流器と、パルスの高さＡ１　とパルスのベースの高さ
   Ａ２　が０＜Ａ２　＜Ａ１　であって、周期Ｔが０．０
   ２秒＜Ｔ＜１秒のサイリスタ制御信号により上記電気集
   塵装置の放電極に直流高電圧を間欠的に荷電制御する上
   記サイリスタの間欠制御回路とを具え、かつ該間欠制御
   回路は間欠荷電周期の調節機能を具えてなることを特徴
   とする電気集塵装置。