JPS6115751A - 電気集塵器のパルス化したバ−スト電圧駆動 - 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】 本発明は電気集塵器に関するものであって、さらに詳細
には、電気集塵器を動作させる回路及び方法に関するも
のである。

電気集塵器は、反対極性に荷電された隼塵電極の間を通
過される気体の流れから粒子物体を除去するために使用
される電気的装置である。電気集塵器は多くの産業分野
で使用されており、例えば化学プラントにおいて使用さ
れており、さらに、発電所及びその他の粒子汚染を発生
する可能性のある場合において使用されている。最近、
過去におけるよりも電気集塵器が使用されることが多く
なっており、その理由としては、大気に排出される気体
から粒子を除去することの必要性および気体が増加して
いるからである。電気集塵器の主要な関心事としては高
エネルギー装置であって、典型的に、数十キロワットの
電気的エネルギーを消費する装置だということを理解す
べきである。従って、粒子の集塵効率のみならず、集塵
器の動作に関する経済性及び信頼性の点からも電気集塵
器を適切に付勢させるということが重要である。

過去において多くの集塵器構成が使用されている。しか
しながら、その各々の物は、基本的に、かなり良く確立
された原理に基づいて動作する物である。集塵器は、通
常、一対の導電性電極を有している。それらの電極の一
方は、典型的に、約９インチ離隔させた２個の平行な平
面金属シートを有している。これらのシートは、典型的
に、接地電位で動作される。さらに、導電性シートと平
行でその中間に配設され互いに電気的に接続されたワイ
ヤからなる平面的なアレイが設けられ、第２電極を構成
する。この平面的なワイヤアレイ電極は高電位に維持さ
れる。ワイヤ電極を設置し高電圧をシート電極に印加す
ることも可能であるが、安全性の面からこの動作モード
は通常採用されない。集塵器電極間の空間を介して複数
個の平行な気体流路を画定するハウジング内に多数の平
行な平面電極が組み立てられている。これらの流路は、
また、少なくとも部分的に、プレート電極の構造及び配
置によって画定されている。一般的に、商用化されてい
る集塵器は複数個のプレー１へ電極とワイヤグリッド電
極との対を使用している。集塵器の典型的な部分の面積
は、実際」ユ、最大で約３ｏ、ｏｏｏ平方フィートのプ
レート電極面積を有している。当然、このような構成に
おいては、ワイヤ電極とプレー１〜電極との間にある大
きさの電気的容量が存在する。典型的な集塵器部分の容
量は、０．０５乃至０．１５μＦのオーダーである。

このような集塵器の動作は比較的簡単なように見えるが
、いくつかの現象が発生し集塵器の粒子回収効率を制限
する場合がある。同一のタイプの粒子を同一の集塵器に
おける気体の流れから同一の量除去する場合に、集塵器
を異なった付勢方法すなわち異なった電圧印加方法を使
用することにより消費される電気エネルギー及び電力の
量は著しく影響される。注意すべきことであるが、集塵
器は、通常、約４．０．０００ボルトとｓｏ、ｏｏ。

ポル１へとの間のピーク電圧で動作し、各部分は約１．
５アンペアの電流を通過させる場合がある。

従って、集塵器の電力レベルが８０キロワツトが普通で
あるということが容易に理解される。従って、粒子物体
を除去するために電気集塵器を使用するプラントにおい
て電気的効率は重要な経済的ファクターである。さらに
、連続的なプラントの稼働に関し、集塵器及び集塵器を
付勢させるコンポーネントの信頼性は極めて重要である
。

通常の動作においては、処理されるべき気体内の粒子物
体は、主に集塵器陰極ワイヤの近傍において発生する誘
起イオン化効果の結果として負電荷を得る。かくして帯
電された塵埃粒子は、ついで、集塵器陽極プレートへ吸
引され、そこに陽極塵埃層が蓄積される。この塵埃層が
蓄積されると、プレー１−　（シート）電極−１−に一
層厚い塵埃層が形成される。粒子物体のかなりの部分が
高固有抵抗物質から形成されている場合には、陽極プレ
ー１〜近傍の高固有抵抗塵埃層を横切っての電圧降下に
よって陰極と塵埃層との間の電圧降下を減少させ、その
際に粒子の帯電及び回収を減少させる。さらに、この塵
埃層内に高電界が形成され、効率を劣化させるバックコ
ロナ放電が塵埃層内に発生する傾向となる。このような
高固有抵抗の塵埃層はバックコロナ現象を発生させ、そ
の場合に、実際−１−、イオンが塵埃層から陰極ワイヤ
へ向かって射出される。従って、このバックコロナ現象
は粒子の帯電及び回収を減少させるように機能する。陽
極プレートを振動させたり、ラップさせたり又は屈曲さ
せたりすることにより塵埃層を周期的に除去することが
可能ではあるが、このような高固有抵抗層が形成される
ことと対応して効率の減少が存在する。高固有抵抗塵埃
の場合には、このようなバックコロナ現象を排除するた
めに塵埃層を介しての電流を制限することが望ましい。

この問題に関して提案されている一解決方法は、電気集
塵器をコロナ開始電圧近傍で動作させることである。し
かしながら、この方法によると、電流が不均一となり、
効率のロスが発生し、制御上の困難性が発生する。従っ
て、能率的であり、効果的であって、旧つ経済的な電気
集塵器を付勢させる方法が熱望されており、特に高固有
抵抗、すなわち約１０−１１Ω・Ｃｍ以−１−の固有抵
抗を有する塵埃粒子の回収の場合にそのことが言える。

例えば、このような塵埃は、発電業界によって使用され
る低硫黄石炭を燃焼する際に発生される。

能率的で、信頼性があり、制御性が良く、且つ実施−１
−比較的廉価な電気集塵器の動作方法を考案するために
、集塵器を付勢させるための電気回路の構成及び動作に
ついて多くの研究がなされてきた。さらに、当該技術分
野における技術者の間で最適な集塵器付勢方法に関して
総括的な意見の一致は見られていない。それぞれの技術
者が様々な方向に向かっていたということが、以下に記
載する特定の文献及び特許を検討することによって理解
される。しかしながら、当該技術において他の技術者達
によって考えられていた種々のパルス付勢方法は、大略
、２つの種類、即ち幅広パルス駆動及び幅狭パルス駆動
に分類されるということが理解される。又、集塵器を付
勢するための電気回路は、典型的に、２つの基本的なパ
ルス波形、即ち正弦波パルス及び矩形パルスを発生する
場合に制限されているということを理解すべきである。

主に正弦波波形パルス髪使用する従来の集塵器構成にお
いては、高速のスイッチングの問題が発生しないので、
このような動作を行なうことが可能な回路部品の費用は
一般的に比較的廉価であるということが理解される。然
し乍ら、正弦波パルスの特性は本質的に制限されている
。例えば、正弦波パルスを使用する幅広パルス駆動方法
においては、パルスの幅が広いということから、比較的
長い周期を有する正弦波波形（典型的には、整流された
正弦波波形）を使用せねばならないという必要性がある
。しかしながら、大きな周期を有するこのような正弦波
波形は、上昇時間及び下降時間が遅く、ピークの集塵器
付勢の時間は比較的小さい。従って、この時間内に塵埃
の回収に効果的に適応することの可能な電力量は著しく
減少される。

正弦波パルス付勢方法の代わりに、比較的迅速な上昇時
間及び下降時間を有し且つ比較的平坦なピークレベルを
有する矩形パルスを集塵器の付勢に効果的に使用するこ
とが可能である。しかしながら、この場合には、′集塵
器の付勢″ということは、極めて高い電圧及び電流レベ
ルの迅速なスイッチングのことを意味するということに
注意せねばならない。このような矩形パルスを発生し使
用することは可能ではあるが、迅速なスイッチング機能
を行なわせるために必要とされるスイッチング要素に対
して高額の費用を発生させることなしに実施することは
不可能である。更に、このような高電圧スイッチング装
置に費用をかけたとしても、このような高電圧、高速、
高エネルギースイッチング部品に大きな電気的ストレス
が不可避的に印加されるために、フィールドにおける操
作において長期的な信頼性がしばしば大きな問題となる
。従って、電気集塵器を付勢するために使用される矩形
パルスは著しい制限条件を課すものである。

電気集塵器技術にお（プる種々の実験により、従来の整
流した交流駆動で得られる効率を越えた電気集塵器の装
態効率を電気的に向上させる種々の手段が提案されてい
る１、これらの方法においては、定常的な基準電圧に重
畳させた電気パルスを使用するものであり、上述した二
つの−・般的な種類、即ち幅広パルス駆動及び幅狭パル
ス駆動に分類される。幅狭パルス駆動方式は、例えば、
リサーヂコットレルインコーポレイテッドの１９７９年
のテクニカルブレティンに掲載されている″パルス付勢
の技術的発展（Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ、ｉ、ｃａ］　Ｄｅ
ｖｅ］ｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｌ〕ｕｌｓｅ−Ｅｎｅｒｇ
ｉｚａｔｉｏｎ　）”という文献に記載されている。そ
こに開示された幅狭パルス駆動方式においては、極めて
短い（約１マイクロ秒以下）のパルスが、従来の整流さ
れた６０Ｈｚの基準電圧と共に印加される。しかしなが
ら、幅狭パルス駆動方式に関連していくつかの重要な問
題が存在してぃる。第一に、高速スイッチング機能を行
なうために必要とされる回路部品のコストである。更に
、幅狭パルス駆動方式におけるエネルギー回復は極めて
困難であり、可能であったとしても、稀である。幅狭パ
ルス駆動方式においてサイクルの一部において供給され
たエネルギーを回復することが出来ないということの要
因は、ワイヤやプレートに供給されたエネルギーのかな
りの部分が実際には電磁波として放射されるということ
である。このことは、使用可能なエネルギーの一部をロ
スさせるのみならず、無線周波数干渉及び関連したＥＭ
Ｔ問題を発生させることとなる。幅狭パルス駆動方式に
関連した別の重要な問題は、上述したような回路部品の
信頼性である。従って、幅狭パルス、付勢方式は電気集
塵器の付勢方式としてはかなり制限されていることが理
解される。

約７０マイクロ秒のパルス幅を有するパルスを使用した
電気集塵器のパルス駆動を行なう為の別の回路が、Ｉｌ
ｅｌｇｅ　Ｈ，Ｐｃｔｅｒｓｅｎ著の“電気集塵器にお
ける新しい傾向：広いダクト間隔、前帯電。

パルス付勢（Ｎｅｗ　’ｒｒｅｎｄｓ　ｉｎ　ＩＥ］、
ｅｃｔｒｏｓｔ：ａｔｊｃ　Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｊｏ
ｎ　　：　　ＷＮｄａ　　ｌ’）ｕｃｔ　　５ｐａｃｊ
、ｎｇ、Ｐｒｅｃｈａｒｇ４ｎｇ。

Ｐｕ１ｓｅ　Ｅｎｅｒｇｉｚａｔｊｏｎ　）　”　、　
Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ　ｔ−ランズアクションズ°オン・イン
ダストリー・アプリケイションズ、　Ｎｏ、　５．　Ｉ
Ａ−１７巻、　］−］９８１年９月７１０月、４９６−
５０１に掲載されている文献に記載されている。

１掲のＰｅｔｅｒｓｅｎの文献に開示されている回路の
動作においては、付勢用の波形の直流コンポーネントを
コロナオンセラ１へレベルのすぐ丁に維持されており、
従ってパルスが粒子回収用のエネルギーの主要な部分を
提供している。集塵器電流の制御はパルス周波数を変化
させることによって行なっている。所望のパルスのパワ
ーレベルを！ｊえるために、Ｐｃｔｅｒｓｅｎの開示す
るところによれば、粒子に対して何らかの有為性のある
量の仕事を行なうためには、比較的長い期間にわたって
集塵器にパルス電圧を印加させることが通常必要である
。

更に、Ｐｅｔｅｒｓｅｎ文献に示されている回路によっ
て発生される電圧パルスは、電圧アンダーシュート特性
を示しており、それ自身は主要な問題ではないが、パル
ス周波数を増加させた場合には、アンダーシュートの大
きさが増加し、その結果集塵器に印加される電圧は基本
的に直流基準電圧に対称的に重畳させた連続的な正弦波
波形となる。その結果、パルス電圧は基準電圧から各半
周期を控除し、粒子の帯電及び回収プロセスを向上する
上で歇一方向パルスよりも効果が劣化し、特に基準電圧
が電流開始（オンセット）電圧に近い場合にそのことが
いえる。従って、これらの困難性を解消することの可能
な電気集塵器パルス駆動方式を開発することの必要性が
存在している。

約０．２乃至２ミリ秒の間のパルス期間を使用する集塵
器駆動方式は、通常、幅広パルス駆動方式に属する。集
塵器をパルス駆動するための最適又は準最適波形は、バ
ックコロナ放電を起こすことなしに高電流及び高電圧が
同時的に最大期間印加されることに確保する。高電圧で
継続的に動作させることにより、粒子の帯電を最大とし
、粒子の移動を向」ニさせ、且つ電流密度を一様とさせ
る。

これらの特徴の多くを有する幅広パルス駆動方式％式％ ｒ共著の″集塵器において使用される高電圧サイリスタ
　（旧ｇｈ　Ｖｏｌｔ；ａｇｅ　Ｔｈｙｒｊｓｔｏｒｓ
　Ｕｓｅｄ　丁ｎ　Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒｓ　）”
、コン１〜ロールエンジニアリング、　１９８］、の文
献に記載されている。１掲した文献に記載されている方
式においては、２個の高電圧バルブが必要であり、その
各々は所望の電圧定格を得るために電圧平衡コンポーネ
ントと直列接続させた複数個のサイリろ夕を有している
。しかしながら、これらのバルブはそれらに発生される
電圧ストレスのために信頼性上の問題がある。更に、こ
れらのバルブは比較的高価なものである。

１９７５年１０月２８日に発行されたＧａｙｌ、ｏｒｄ
　１１１．　Ｐｅｎｎｅｙの米国特許第３，０１５，６
７２号においては、電気集塵器付勢回路が開示されてい
るが、そこに開示されている回路は高電圧のスイッチン
グ動作を必要とし、従って回路のコスト及び信頼性に対
し著しい影響を与える可能性がある。更に、１掲したＰ
ｅｎｎｅｙ特許に開示されている集塵器は特に３電極構
造を使用した集塵器に関するものである。

概して、幅広パルス駆動方法においては、集塵器が集塵
機能を達成することを可能とするために所望量の電力を
供給するのに充分な時間ピークレベルが維持される平坦
な波形を表わすパルス波形を必要としていた。高固有抵
抗の塵埃の場合には、パルス期間に比べて上昇時間及び
下降時間が短い波形の場合に粒子回収効率を実質的に増
加させることが可能である。本発明者等の知得したとこ
ろによれば、迅速にパルス動作させる電界を使用するこ
とによって付加的な改良が得られ、その改良は迅速な変
動によって塵埃層内にバックコロナが発生することが抑
制されるということに基づくものであり、比較的ゆっく
りと変化する電界においてはバックコロナの抑制効果は
一層低いものである。本発明者等は、この現象が比較的
大きなＲＣ時定数の実効的な存在に基づくものと考える
。この時定数は、抵抗とコンデンサーとの並列結合とし
ての塵埃層のモデルから派生される。勿論、この塵埃層
はこれらの効果の両方を発現する。

１９７７年１０月４日に発行されたＬｅｉｆ　Ｋｉｄｅ
の米国特許第４，０５２，１７７号においては、電気集
塵器にストアされた容量的エネルギーを部分的に直流貯
蔵コンデンサーへ帰還させる回路を開示しでおり、該回
路の全体的な電気的効率を増加させている。

しかしながら、Ｋｉｄｅ特許に開示されているパルス駆
動方法は、基本的には、前掲したＩ”ｅｔｅｒｓｅｎの
文献に記載されているものど同じである。パルス波形形
状の」二貝時間及び下降時間は、このようなシステムの
回路によって発生されるパルスの半分の正弦波波形によ
って決定される。

電気集塵器の駆動に関する別の背景技術は、ＩＩ。

Ｊ、　Ｗｈｉｔｅ著の″電気集塵器へ高電圧パワーを供
給するためのパルス方法（Ａ　Ｐｕ１．ｓｅ　Ｍｅｔ；
ｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｓｕｐｐｌｙｊｎｇ　ｌＨｇｈ　Ｖｏ
ｌｔａｇｅ　Ｐｏｗｅｒ　ｆｏｒ　Ｅｌｅｃｔ、ｒｏｓ
ｌ：ａｔｊｃＰｒｅｃｉｐｊｔａｔｉｏｎ　）　”　、
　　Ｔ　Ｐ：　Ｅ　Ｅ　トランズアクションズ、　１９
５２年１１月、３２６頁の文献に記載されている。

要約すると、高効率を維持しながらバックコロナを防止
するように集塵電流を制御することの必要性が電気集塵
器を駆動する上で重要な問題の一つであるということが
わかる。集塵効率を上げるということとバックコロナを
防止するということは、通常、相反する制御及び設計上
の目的であると考えられていた。しかしながら、電圧と
粒子帯電と電流の同時的な印加を与える経済的で且つ制
御性の良い付勢（駆動）方法が望まれている。更に、必
要とされる集塵エネルギーを与えるために制御可能な期
間にわたってパルスのピーク電圧を維持すべきであると
考えられる。しかしながら、Ｋｊｄｅ及びＰｅｔｅｒｓ
ｅｎのトランスを接続したシステムは頂部が平坦なパル
スではなく正弦波を発生し、従ってそのピーク電圧は、
パルスエネルギーの所定のレベルに対しＬｕｇａｒ及び
５ｈｏｕｐ又はＰｅｎｎｅｙのシステムによって発生さ
れる幅広パルスによって使用されるものを越えている。

その結果、バックコロナ条件が一層発生しやすい状態と
なっている。しかしながら、幅広パルス駆動システムに
おける高電圧電気スイッチング部品に関連した価格、困
難性及び信頼性の問題があるので、信頼性が改善される
と共に低コストで幅広パルス駆動方式の利点を享受する
ことが可能な別の方法及び装置が熱望されている。更に
、集塵器のパワー及び電流レベルの制御上のロスを発生
することなく又不所望−目つむだなレベルの無線周波数
放射を発生することなしにこれらの改善が為されること
が望まれる。以丁に記載する如く、本発明はこれらの目
的を達成することが可能なものである。

更に、本願出願人の本日同時に出願した別の特許出願に
おいては、迅速にスイッチング動作させる高電流及び高
電圧電気信号に関連して付随する問題を発生することな
しに幅広パルス駆動方式の利点を得ることが可能なパル
スバース１〜駆動方法及び装置を開示している。

上述した電気集塵器の付勢乃至は駆動に関する説明から
明らかな如く、当該技術分野に於ける技術者間に於いて
何が最適付勢方法を構成するものであるかと言うことに
関して著しい意見の不一致がみられる。更に、理論的な
面に於いて、夫夫の方法の他の方法と比べての有効性髪
説明せんとす、る意見に於いては一層見解の相違がみら
れる。これは、集塵器はかなりよく理解されている基本
的原理に基づいて動作するものではあるが、集塵器駆動
回路の設計に於いて採用可能な多数の臨界的な二次的効
果及び制御変数が存在するという事実から直接的に導き
出される結果である。然し乍ら、本願に依って開示され
るパルスバースト付勢方法は、集塵器の付勢に関連する
多数の相対立する問題、特に高固有抵抗の塵埃を集塵す
る場合の問題に対する解決として提案されたことはない
。本発明方法は」二連した如き集塵器の付勢に関連する
多数の問題を解消するものであり、特に本発明方法は、
高信頼性、低コスト、低レベル電磁放射及びエネルギ回
復能力などの効果を発現可能なものである。

本発明の好適実施形態においては、電気集塵器の操作方
法に於いて、集塵器の電極間に直流基準電圧に重畳させ
た一連の高電圧単一方向パルスからなるバースｉ・を印
加するものである。本明細書及び特許請求の範囲に於い
て使用する１′パルスバースト″という用語は電気技術
分野に於いて使用される通常の意味を有するものであっ
て、即ち近接して離隔されている一連のパルス波形のこ
とを意味する。本発明の好適実施例に於いては、このパ
ルスバーストは約０．１及び５ミリ秒の間の期間を有し
ている。本発明の別の好適実施例に於いては、パルスバ
ースト状の波形の各々は約０．０２ミリ秒と約０．７ミ
リ秒との間の期間を有している。概して、印加される直
流電圧レベルは約１５キロボルト及び５０キロボルトの
間であり、通常、コロナ開始（オンセラ１〜）レベル以
下に選択される。更に、」―述した方法を実施する為の
装置を開示している。

本発明の目的とするところは、電気集塵器の操作方法及
び装置を提供することであって、幅広パルス駆動方式の
利点を有する操作方法を提供することである。

本発明の別の目的とするところは、多数の高電圧用直列
接続した半導体バルブを設けることを必要としない電気
集塵器操作技術を提供することである。

１９一 本発明の更に別の目的とするところは、電気集塵器に周
期的に伝達される反応エネルギを回収する技術を提供す
ることである。

本発明の更に別の目的とするところは、電気集塵器に供
給される電力を一層精密に制御する技術を提供すること
である。

本発明の更に別の目的とするところは、迅速な一ヒ昇及
び降下時間を有する付勢電圧レベルを集塵器に印加する
技術を提供することである。

本発明の更に別の目的とするところは、電気集塵器に於
けるバックコロナ放電に関連した問題を緩和する技術を
提供することである。

以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
に付いて詳細に説明する。

本発明に基づいて電気集塵器を動作させるパルスバース
ト駆動方法は第１図に示した波形によって良く表されて
おり、第１図は時間の関数として集塵器電圧■８をプロ
ットしたものである。第１図に於ける■８に対する基準
方向及び■５　に対して第３図に与えられている基準方
向から、電気集塵器の適用に於いて好適に負極性に荷電
するものはワイヤ電極であることが容易に理解される。

又、■ｓには直流成分■８が存在することが第１図から
理解される。この直流成分は、通常、コロナ開始電圧以
下のレベルに選択されている。この場合の動作方法に於
いては、直流電源は集塵器へパワーを供給することがな
く、単に集塵器の容量を前帯電させ、パルス供給源から
必要とされるパワーを減少させ、且つ各パルスバースト
の高さ及び幅を制御することによって行われる集塵器へ
供給されるパワーの完全な制御を行うことを可能として
いる。特に注目すべき点としては、パルスバーストの高
さ及び幅は、サイリスタＱ１及びトランジスタＱ２に対
するターンオン時間を適切に選択することによって第２
図に示した装置の低電圧側に於いて容易に制御すること
が可能である。第２図に示した装置の低電圧側は、セッ
トアツプパルス変圧器Ｔｐの一次側に於ける要素で構成
されている。

第１図に示したパルスバースト駆動方法に於いては、１
１秒の期間を有するパルスバーストが集塵器に印加され
る。このパルスバーストを構成する複数個のパルスはＴ
２秒の周期を有している。

勿論、Ｔ２はＴ、以下である。パルスバーストをＴ１秒
間印加した後に、パルスバーストは時間Ｔ３の間中断さ
れる。然し乍ら、この中断期間中、特に変圧器ＴＰの二
次側巻線Ｓにおける崩壊誘導電界の為に集塵器を横切っ
である電圧が存在する。然し乍ら、この誘導電圧は、主
に、容量Ｃｃと、二次側巻線の抵抗及びインダクタンス
と、集塵器Ｐｒの実効抵抗成分ＲＳとによって決定され
る時間の後に消失する。

回収される塵埃の性質によって、集塵器の電極間隔及び
所望の回収率やパルスの大きさくＶｓ　−ＶＢ）等のフ
ァクターが決定され、パルスバースト期間Ｔ、は、通常
、約０．１ミリ秒と５ミリ秒との間に選択される。主に
バックコロナ放電が形成されることを制御する為に、個
々のパルスの周期Ｔ２は、通常、約０．０２ミリ秒と約
０．７ミリ秒どの間に選択される。更に、集塵器に供給
される平均パワーレベル及び塵埃回収率等の様なその他
の変数を決定する為にデユーティ−サイクルＴ、／　（
Ｔ、＋Ｔ’３）を制御することも可能である。

Ｔ□十Ｔ３は、通常、〕−秒当たり少なくとも１個のバ
ーストであるが通常は約４００バースト以下のパルスバ
ースト繰り返し率を発生する様に選択される。従って、
Ｔ２及びＴ３は、バックコロナの形成と集塵器へ供給さ
れるパワーを制御する為に組み合わせて選択することが
可能である。

これらのパルスバーストは集塵器電極ワイヤに高強度の
コロナ放電を発生すると共に、選択時間にわたって平均
電界強度を」二昇させ、ワイヤ電極とコレクタープレー
１・を被覆している塵埃層との間の領域における負のイ
オンによる粒子の帯電を増加させる。各パルスバースト
の期間中、集塵器電圧は迅速に数回上昇及び下降を行な
う。この変動が集塵器電流を制御し、塵埃層を横切って
の電圧降下を制限するように作用する。集塵器電流は、
バーストあたりのパルス数、その大きさ、各パルスの幅
、パルスバースｌ−繰返し率を変化させることによって
容易に制御することが可能であり、所望の動作を行なわ
せることが可能である。このことは、比較的低いパワー
で低コストの電子部品を使用することによって行なわれ
る。更に、各パルスバーストの開始及び終端における上
昇時間及び下降時間は迅速であり、通常、個々のパルス
の上昇時間及び下降時間と等しい。これらの目的を達成
するための回路を第２図に示してあり、その回路につい
て以下説明する。

幅広パルス集塵器駆動方式におけるパルスの幅は、通常
、イオン遷移時間と同じか又は多少短いオーダーである
ので、パルス期間中に注入されるすべての電荷はパルス
が終了した際に電極間の空間内に存在する。この大きな
空間電荷は、コロナ電極をシールドし、電極の近傍にお
ける電界を減少させる。従って、注入された電流はパル
スの開始時において最大であり、パルスの期間中時間と
共に減少する。幅広パルス駆動におけるこの側面は本方
法にとって不利益であるが、その点はパルスバースト駆
動を使用することによって緩和されており、従来の幅広
パルス駆動と同一の効果を与　′えている。

本発明方法を実施する回路を第２図に示しである。この
回路は前述した同日出願に記載されている回路と同じで
あるが、その動作のために供給される制御信号が異なっ
ている。本発明において使用される制御信号を第３図及
び第４図に示しである。

第２図の回路において、最初に高電圧側について説明す
る。本回路はコンデンサＣｃを有しており、それは変圧
器ＴＰの二次側Ｓからの電圧を集塵器Ｐｒへ供給し、集
塵器Ｐｒの内部実効容量はＣ５であり、その内部実効負
荷抵抗はＲ６で表わす。二次側電圧の正の振れによって
コンデンサｃｏがダイオードＤ２を介して充電される。

コンデンサＣ６−ヒの電圧が二次側電圧の負の振れに負
荷される。ダイオードＤ２が逆バイアスされ、集塵器電
圧が基準電圧ｖＢｋ越えて上昇される（負の方向）。注
意すべき事であるが、本発明に基づいて構成され且つ動
作される集塵器は必ずしも基準電圧■８が存在すること
を必要とするものではないが、そのような電圧が存在す
ることが望ましい。

ダイオードＤ２が存在することにより、本発明の動作に
対し著しい利点を与えている。この利点は、第１−図に
示した如く、時間Ｔ□の期間中、パルスバースト内の夫
々のパルスが正の振れの下部部分に沿ってクリップされ
、電圧Ｖ、ｓが、通常４０キロボルト以下に維持されて
いる直流基準レベルＶＢ以下に減少することを防止して
いるという事を注意することによって良く理解される。

更に、バイパスコンデンサＣＢはパルス動作期間中にコ
ンデンサＣ９とダイオードＤ２を介して流れる充電電流
に対する低インピーダンス路を与えている。

次に、第３図に示した回路の低電圧側、即ち一次側につ
いて説明する。コンデンサＣ２は、パルス幅変調トラン
ジスタＱ２を介して直流電源ｖＡから充電される。トラ
ンジスタＱ２のベースへ印加される電圧波形ｖ２におけ
るパルスの幅はコンデンサＣ２に充電される電圧のレベ
ルを制御する。

集塵器へ印加されるパルスバーストを形成するためのエ
ネルギを供給するのはコンデンサＣ２における電圧であ
る。従って、このようにして、電圧ｖ２がパルスバース
１〜振幅を制御する。

フライバックダイオードＤ３はチョーク■、２と協働し
、各ｖ２パルスの終端においてトランジスタＱ２がオフ
される毎にチョーク■１２内にストアされているエネル
ギをコンデンサＣ２へ転送する。更に第３図から理解さ
れる如く、本回路は、変圧器ＴＰの一次側の電圧に関し
二次側の電圧の位相を反転することの必要性を回避する
ために、負電圧源ｖＡによって電力が供給されるように
構成されている。更に一次側回路において、）φ方向導
通用のフィードバックダイオードＤ１を有するｑｔ−の
サイリスタインバータＱ１を使用して、変圧器ＴＰの一
次側巻線を駆動している。サイリスクスイッチング要素
の数は、印加電圧、サイリスタの定格及び必要とされる
一次側インダクタンスに依存する。コンデンサＣ６と共
に集塵器の容量は変圧器ＴＰの一次側回路内にＣ４とし
て反映され、インダクタンスＬ１（変圧器Ｔｐの外部）
とともにサイリスタＱ、に対する直列共振整流回路とし
て機能する。特に、インダクタンスＬ０の値は、パルス
バースｌ−内の個別的なパルスの幅を制御することに貢
献するように選択される。更に、インダクタンス丁、２
及びコンデンサＣ２は、インダクタンス■７．と一次側
回路内に反映された実効容量Ｃ１との共振周波数よりも
かなり低い周波数で共振状態となるように選択される。

ダイオードＤ１が存在するので、パルスバーストの静止
部分の期間中にパルスバーストエネルギの回復が行なわ
れる。この回復されたエネルギはコンデンサＣ２に蓄え
られる。この構成は、エネルギコストを低下させ且つパ
ルス回路の電気効率を増加させる上で特に効果的である
。他の集塵器パルス駆動回路においては、このエネルギ
は抵抗手段によって散逸され、従ってその抵抗手段には
別個の冷却能力が与えられねばならない。この点に関し
、本発明装置は前掲したＰｅｔｅｒｓｅｎ文献の第７図
に示されている回路に類似している。しかしながら、パ
ルスを印加する方法及び集塵器と接続する方法において
著しい差異が存在している。従って、前述したＰｅｔｅ
ｒｓｅｎの文献に示されている回路によって発生される
ものと著しく異なった波形が本発明の集塵器に印加され
る。

典型的な適用例においては、インダクタンスＬ１（その
一部又は全部が変圧器Ｔｐの一次側漏れリアクタンスで
形成可能である）が約４００μＨのインダクタンスを有
し、インダクタンス丁、２は約２０００μＨ以」―のイ
ンダクタンスを有する。容量Ｃ２は、典型的に、３００
μＦの値を有し、コンデンサＣ（、は、典型的に、約５
μＦの値を有する。集塵器Ｐｒの実効容量は高々約０．
１５μＦである。直流バイアス電圧ＶＢを供給する電源
がＣＣよりも大きな内部容量Ｃｂを有することが望まし
い。このような条件下において、Ｔ、は、好適に、約７
００マイクロ秒に選択され、Ｔ３は約□２０００マイク
ロ秒に選択され、且っＴ２は約１４０マイクロ秒に選択
される。

第３図及び第４図は、集塵器Ｐｒに印加する所望の波形
を発生するためにサイリスタＱ工及びＱ２へ印加するこ
との可能な一組の波形を示している。

パルスバーストの期間は、好適には、サイリスタＱ工の
ゲートへ印加されるゲート電圧パルスの印加及び除去に
よって制御される。特に、この期間は第３図においてＴ
１として示しである。サイリスタＱ□へ印加されるトリ
ガーパルス波形Ｖ□も又パルスバーストが存在しない時
間の長さを制御し、この時間をＴ３で示しである。

更に、第４Ａ図はコンデンサＣ２を適宜の電圧レベルへ
充電させるためにトランジスタＱ２へ印加されるベース
信号波形ｖ２（トランジスタＱ２のエミッタに関し）を
示している。このレベルはトランジスタＱ２がオン状態
にスイッチされる時間の長さＴ、によって決定される。

図示した特定の場合においては、Ｔ４がＴ１より幾分大
きく、従ってパルスバーストが変圧器Ｔｐの一次側Ｔへ
印加されている期間中にコンデンサＣ２は電圧ｖＡの近
傍に充電されたままとなる。オン時間の期間Ｔ４を減少
させることによりコンデンサＣ２における電圧をｖＡ以
下に減少させることが可能である。

サイリスタＱ□に印加されるトリガーパルスのタイミン
グは、トランジスタＱ２のベースに印加される波形と何
ら同期関係を有する必要はない。実際上、トランジスタ
Ｑ２を継続してオンさせておき、例えば、バックコロナ
電流サージに基づく高電流を制限するためにのみオフさ
せることも可能である。しかしながら、一般的に好適な
動作モードとしては、第４Ａ図に示した如く、時間Ｔ４
の期間中に一連のパルスを印加することである。このパ
ルス波形のデユーティ−サイクルはコンデンサＣ２にお
ける電圧を制御するように決定される。

コンデンサＣ２における電圧は、最終的に、集塵器に現
れるピーク電圧を決定する。

第４Ｂ図に示した電圧波形は、本発明の回路における別
の動作モードを行なうためのものである。

特に、この動作モードにおいては、トランジスタＱ２の
ベースへ印加される波形は、時間Ｔ４の全期間にわたっ
てコンデンサＣ２が、充電エネルギを受けとるようにな
っている。しかしながら、第２図の回路を動作させるこ
の方法においては、一連のパルスバーストが集塵器に印
加され、各バーストにおいて、印加されるピーク電圧に
おける一層大きな変動が存在する。

上述した説明から明らかな如く、本発明は電気集塵器を
駆動する従来の方法及び装置においては見られない幾つ
かの著しい効果を発現可能なものである。特に、本発明
は、パルス又はパルスバーストの期間中に比較的一様な
電流レベルを電気集塵器へ供給するこパが可能な幅広パ
ルス駆動方法を提供している。この目的を達成すると共
に、本発明においては、集塵器に対し迅速に上昇及び下
降する電圧レベルを供給することを可能としている。更
に、集塵器の電力駆動の制御において幾つかの変数が与
えられており、例えばパルスバースト周波数やバースト
内の各パルスに対するピーク電圧レベル等がある。集塵
器を横切っての電圧の制御は、低電圧回路部品製使用す
ることによって達成されている。このような低電圧回路
部品は、高電圧回路部品と比べて、一般的により廉価で
あり且つ一層信頼性がある。更に、本発明回路及び　′
方法は特にバンクコロナの現象及びそれに関連した問題
を減少する上で効果的である。本発明の方法は効率が良
いばかりでなく極めて信頼性が高い。

本発明は、更に、廉価なステップアップ変圧器を使用す
ることを可能としている。更に、集塵器を横切って存在
する電圧が直流基準電圧レベル以下に降下することがな
いように制御することが可能であり、更に本発明回路は
集塵器自身に蓄えられたエネルギを回復することを可能
としている。

以上本発明の具体的実施の態様について詳細に説明した
が、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもので
はなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種々
の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は繰返しパルスバーストと直流基準電圧とを示し
た集塵器電圧を時間の関数として図示したグラフ図、第
２図は本発明の好適実施例を示した概略図、第３図はパ
ルスバーストの開始及び中断を制御するために使用され
るトリガーパルス波形を示したグラフ図、第４Ａ図はパ
ルスバースト振幅を制御するために使用されるパルス幅
制御用波形を示したグラフ図、第４Ｂ図は第４Ａ図と同
様にパルスバースト振幅御の別の方法を示したグラフ図
、である。 （符号の説明） ■Ｓ：集塵器電圧 ■Ｂ：直流基準電圧 Ｑ□　：サイリスタ Ｑ２　：トランジスタ Ｔｐニステップアップパルス変圧器 Ｐｒ：電気集塵器 特許出願人　　　　ゼネラル・エレクトリック・エンバ
ラメンタル・サービス・ インク ｌワ７アｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気集塵器の操作方法において、時間Ｔ＿１の期間
   前記集塵器の電極間に高電圧パルスからなるバーストを
   印加し、なお前記パルスの連続するものの間の期間はＴ
   ＿２であってＴ＿１はＴ＿２より大きく、時間Ｔ＿３の
   期間前記パルスバーストの印加を中断し、前記印加の工
   程と中断の工程とを周期的に繰返し行なうことを特徴と
   する方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記電極間に直流
   電圧を同時的に印加させ、前記直流電圧の極性が前記パ
   ルスの極性と整合している事を特徴とする方法。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記直流電圧が前
   記電極間のコロナ放電の開始電圧以下に選択されている
   ことを特徴とする方法。 ４、特許請求の範囲第２項において、前記直流電圧が約
   １５乃至５０キロボルトの間に選択されていることを特
   徴とする方法。 ５、特許請求の範囲第１項において、Ｔ＿１が約０．１
   ミリ秒と約５ミリ秒との間であることを特徴とする方法
   。 ６、特許請求の範囲第１項において、Ｔ＿２が約０．０
   ２ミリ秒と約０．７ミリ秒との間であることを特徴とす
   る方法。