JP3379653B2 - パルス発生装置およびこれを用いた集塵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルス発生装置および
これを用いたパルス荷電方式の集塵装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】高抵抗ダストを効率よく集塵するための
パルス荷電方式の集塵装置などのように、リアクタンス
性負荷の場合には、パルス発生装置から負荷に供給した
エネルギーの余剰分を再び入力側に回生し、システムの
高効率化を図ることが望ましい。

【０００３】このような、負荷に供給したエネルギーの
余剰分を回生する機能を持ったパルス発生装置として
は、例えば、特公昭５７−４３０６２号に記載されるパ
ルス荷電方式の集塵装置に用いられている方式が知られ
ている。

【０００４】図７は特公昭５７−４３０６２号に記載さ
れるパルス荷電方式の集塵装置の一例であり、２４は入
力直流電源、２は主コンデンサ３の充電抵抗、３は入力
エネルギ−蓄積用の主コンデンサ、４は前記主コンデン
サ３に蓄積された電荷を放電させるための主スイッチで
あるサイリスタ、２５はダイオード、８はサイリスタ４
およびダイオード２５を流れるパルス電流の電流立ち上
がり率ｄｉ／ｄｔを制限するためのリアクトル、１５は
昇圧変圧器、１６は昇圧変圧器１５の一次巻線、１７は
昇圧変圧器１５の二次巻線、１３および１４はパルス発
生装置の出力端、１０はサージ電流抑制用のリアクト
ル、１１は直流電流阻止用のコンデンサ、１２は集塵電
極である。

【０００５】図７において、入力直流電源２４の正極、
集塵電極１２、サージ電流抑制用のリアクトル１０、入
力直流電源２４の負極の経路で、常時、直流電圧Ｅ21が
図示の極性で集塵電極１２に加えられている。つまり、
集塵電極１２には、ＧＮＤに対し直流電圧−Ｅ24が加え
られている。

【０００６】図７の破線内の部分がパルス発生装置であ
り、集塵電極１２に加えられている直流電圧−Ｅ24に、
さらに負極性の高電圧パルスを重畳する機能を有する。
その動作を回路構成を示す図７、図７中の主要各部の電
圧および電流波形を示す図８および図９を用いて説明す
る。

【０００７】本回路では、主コンデンサ３から集塵電極
１２へのエネルギ−転送効率を高めるため、昇圧変圧器
１５の一次巻線１６と二次巻線１７の巻数比を１：Ｎと
したときに、主コンデンサ３の容量、直流電流阻止用の
コンデンサ１１の容量および集塵電極１２の容量の比を
０.９・Ｎ²：１０：１程度とすることが望ましい。

【０００８】サイリスタ４のゲートにターンオン信号が
入力され、サイリスタ４がオンすると、主コンデンサ３
に蓄積された電荷は、主コンデンサ３の図示正極から昇
圧変圧器１５の一次巻線１６、リアクトル８、サイリス
タ４、主コンデンサ３の図示負極の経路で図８に示すよ
うなパルス電流ｉ4'となって流れる。このため昇圧変圧
器１５の二次巻線１７には昇圧変圧器１５の巻数比に応
じたパルス電流ｉ17'が、図７の二次巻線１７の図示黒
丸の逆極性側から、集塵電極１２、直流電流阻止用コン
デンサ１１、前記二次巻線１７の図示黒丸の極性側の経
路で流れる。このパルス電流ｉ17'により、集塵電極１
２には図示の極性で波高値Ｖ12'のパルス電圧が加えら
れる。つまり集塵電極１２の電圧をｖ12'とすると、ｖ1
2'は図８および図９に示すようなＧＮＤに対し波高値−
Ｖ12'のパルス電圧が加えられる。

【０００９】なお、前記電流ｉ4'が流れ始めてから再び
零になるまでの期間τ1'は、昇圧変圧器１５の一次巻線
１６から見た漏れインダクタンス、リアクトル８および
配線により生じるインダクタンスの合成インダクタンス
Ｌt、主コンデンサ３、直流電流阻止用コンデンサ１１
および集塵電極１２の昇圧変圧器１５一次巻線１６から
見た合成容量をＣtとすると次式で与えられる。

【数１】 サイリスタ４がオンしてからτ1'後に、集塵電極１２に
転送された電荷は図７の電流ｉ17'と逆向きに、集塵電
極１２の正極から昇圧変圧器１５の二次巻線１６、直流
電流阻止用コンデンサ１１、集塵電極１２の負極の経路
でパルス電流となって流れる。このため、図７におい
て、昇圧変圧器１５の一次巻線１６の図示黒丸の極性側
から、主コンデンサ３、ダイオード２５、リアクトル
８、前記一次巻線１６の図示黒丸の逆極性側の経路で図
８に示すようなパルス電流ｉ25が流れ、前記集塵電極１
２に転送された電荷は、入力エネルギ−蓄積用の主コン
デンサ３に再度戻される。このパルス電流ｉ25が流れ始
めてから再度零になるまでの期間τ3'は、一般に前記数
式１で定まるτ1'にほぼ等しい値に選定される。

【００１０】本回路では、時間ｔ＝τ1からｔ＝τ1'＋
τ3'までの間、サイリスタ４の主電極間は逆バイアスさ
れ、リカバリー電流が流れた後、同サイリスタ４は遮断
状態となる。このため、前記集塵電極１２から入力エネ
ルギ−蓄積用の主コンデンサ３に再度転送された電荷
は、図９に示すτp後に再度サイリスタ４のゲートにタ
ーンオン信号が入力され、同サイリスタ４がオン状態に
なるまで、主コンデンサ３に蓄積されており、エネルギ
ーの回生が行われる。なお、このときにパルス発生回路
の出力端１３と１４から負荷である集塵電極１２に出力
されるパルス電圧の幅は、τ1'＋τ3'となる。

【００１１】従って、入力直流電源２４から主コンデン
サ３に入力するエネルギ−は、図９に示すように、入力
直流電源１の電源電圧−Ｅ24と回生された電圧−Ｅ24'
の差分でよいことになり、効率の高いパルス荷電方式の
集塵装置を実現できる。

【００１２】ところで本パルス発生装置では、高電圧で
かつ電流立ち上がり率ｄｉ／ｄｔの大きなパルスを発生
させる必要があるため、主スイッチには、一般に、高耐
電圧、大電流、かつｄｉ／ｄｔ耐量の大きなサイリスタ
等の半導体スイッチ素子を、素子の耐電圧、ピーク電
流、及びｄｉ／ｄｔ耐量に見合った数だけ直並列接続し
たものが用いられている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】半導体スイッチ素子を
直並列接続する場合、特性の比較的揃った半導体スイッ
チ素子を選別して使用すると共に、直並列接続して動作
させたときの各素子間に加えられる電圧、および流れる
電流を均一に分担するため、ドライブ回路の強化、ドラ
イブ回路と各半導体スイッチ素子間の接続や各半導体ス
イッチ素子の主電極間の配線方法の工夫、分圧回路の挿
入等の必要がある。

【００１４】このため主スイッチの構成が複雑かつ大形
化する問題があった。また、直並列する半導体スイッチ
素子の数が増加するにつれ、ドライブ電力が増加すると
共に、信頼性が低下する問題もあった。

【００１５】さらに、主スイッチにサイリスタ等の半導
体スイッチ素子を用いた場合には、半導体素子のｄｉ／
ｄｔ耐量の制約により、渡部、亀島：「パルス荷電によ
る既設電機集じん装置の性能改善例」、公害と対策 Vo
l.25 No.4、pp.349〜353（1989)に記載されるように、
前記パルス幅τ1'＋τ2'は数十μｓから１００μｓ程度
に制限されていた。

【００１６】前記パルス幅τ1'＋τ2'を１０μｓ程度以
下とするために、ｄｉ／ｄｔ耐量の大きな特開昭６１−
１８５３５０号および柳生、矢田、土屋、富松、松本：
「集じん技術の現状と開発動向」、三菱重工技報 Vol.2
7 No.4、pp.297〜302(1990)等に記載されるロータリー
ギャップ等の機械的スイッチ素子やサイラトロン等の放
電管スイッチ素子の使用が検討されている。しかし、機
械的スイッチ素子は、半導体スイッチ素子に比べて、繰
り返し周波数に制限があるとともに、寿命が著しく短
く、信頼性も低いという問題があった。また、サイラト
ロン等の放電管スイッチ素子は、繰り返し周波数を半導
体スイッチ素子と同程度まで高めることが可能だが、機
械的スイッチ素子同様半導体スイッチ素子に比べて素子
の寿命が短く、信頼性も低いという問題があった。

【００１７】さらに、松井：「マイクロパルスによる電
気集じん装置の性能改善」、火力原子力発電 Vol.41
No.2、pp.92〜101(1990)などに記載されるように、パル
ス荷電方式の集塵装置では集塵しようとするダストや集
塵電極の構造に合わせて、集塵電極に加えるパルス電圧
の波形、波高値、パルス幅、繰り返し周期などを最適化
する必要がある。しかし、前記特公昭５７−４３０６２
号に記載されるパルス集塵装置では、図７のｖ12'に示
す集塵電極に重畳されるパルス電圧のパルス幅τ1'＋τ
3'を変化させるには、パルス発生回路の合成容量あるい
は合成インダクタンスを変えなくてはならず、これを簡
単に変化させることは困難である。

【００１８】そこで本発明は、負荷に供給したエネルギ
ーの余剰分を回生することができるパルス発生装置にお
いて、上述したスイッチ素子の有する問題点を対策する
とともに、負荷に供給するパルス電圧のパルス幅を容易
に変化させることのできるパルス発生回路を提供するこ
とを課題とする。また本発明は、このようなパルス発生
装置を用いた集塵装置の提供を課題とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明はエネルギー蓄積用コンデンサと、前記エネ
ルギー蓄積用コンデンサに蓄積された電荷を放出するた
めの主スイッチと、可飽和リアクトルとから構成される
直列回路により負荷にエネルギ−を供給するとともに、
前記負荷に供給したエネルギ−を、前記可飽和リアクト
ルの負荷側の一端からエネルギ−蓄積用コンデンサに回
生するパルス発生装置であって、前記負荷にエネルギ−
を加える期間を前記可飽和リアクトルの負荷側の一端と
前記エネルギ−蓄積用コンデンサの間に接続された磁気
増幅器を用いて制御するパルス発生装置である。

【００２０】主スイッチと可飽和リアクトルを直列に接
続することにより、主スイッチがタ−ンオンしたときに
主スイッチの主電極間を流れる電流の立ち上がりを遅ら
せることができるので、タ−ンオン時のスイッチング損
失が大幅に減少し、主スイッチを流れるパルス電流の電
流立ち上がり率ｄｉ／ｄｔを大きくしても主スイッチの
安全動作が図れる。このため、サイリスタなどの半導体
スイッチ素子を用いて主スイッチ素子を構成する場合に
は、主スイッチ素子を構成する半導体素子の数を大幅に
減らすことができ、信頼性が向上するとともに、従来困
難であった１０μｓ程度以下の短いパルス幅のパルス電
圧を負荷に加えることも可能となる。主スイッチにロー
タリーギャップなどの機械的スイッチ素子やサイラトロ
ンなどの放電管スイッチ素子を用いた場合には、スイッ
チ素子の大幅な長寿命化が図れる。

【００２１】前記エネルギ−回生に際し、前記負荷に供
給したエネルギ−を加える期間を前記可飽和リアクトル
の負荷側の一端と前記エネルギ−蓄積用コンデンサの間
に接続された磁気増幅器の動作磁束密度量を可変するこ
とによって、従来、パルス発生回路内のコンデンサ容量
あるいはリアクトルのインダクタンスを変更しなければ
変えることのできなかった負荷に加えるパルス電圧のパ
ルス幅を容易に変えることができる。

【００２２】また、磁気増幅器を構成する可飽和リアク
トルは、磁気増幅器を構成する整流素子のリバース・リ
カバリー電流を制限することができるため、同整流素子
のリバース・リカバリー損失が少なくなり安全動作が図
れるとともに、エネルギ−回生効率も向上する。

【００２３】さらに、本発明はエネルギ−蓄積用コンデ
ンサと、前記エネルギ−蓄積用コンデンサに蓄積された
電荷を放出するための主スイッチと、可飽和リアクトル
と、変圧器とから構成される直列回路により負荷にエネ
ルギーを供給するとともに、前記負荷に供給したエネル
ギ−を、前記変圧器を介して、前記可飽和リアクトルの
負荷側の一端からエネルギー蓄積用コンデンサに回生す
るパルス発生回路であって、前記負荷にエネルギ−を加
えている期間を前記可飽和リアクトルの負荷側の一端と
前記エネルギ−蓄積用コンデンサの間に接続された磁気
増幅器を用いて制御するパルス発生装置である。

【００２４】変圧器を設けることにより、低い入力電圧
で電圧波高値の高いパルスを出力でき、前記エネルギ−
蓄積用コンデンサに蓄積された電荷を放出するためのス
イッチに耐電圧の低いスイッチ素子を用いることができ
る。

【００２５】以上のパルス発生装置を用いたパルス荷電
方式の集塵装置は、簡単な回路構成で主スイッチの安全
動作を図りつつ、ｄｉ／ｄｔの大きなパルス電流が得ら
れ、負荷である集塵電極に急峻な高電圧パルスを供給す
るとともに、回生回路の働きにより、前記集塵電極に供
給したエネルギーの大部分を入力側に回生すると同時
に、集塵電極に加えるパルス電圧のパルス幅を最適な値
に制御することができるため、高性能化、高信頼性化、
高効率化および小型化が実現でき好ましい。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳しく説明す
るが、本発明はこれら実施例に限るものではない。

【００２７】（実施例１）図１は本発明によるパルス発
生装置の一実施例であり、パルス荷電方式の集塵装置に
適用した場合の回路構成例を示したものである。図１の
波線内がパルス発生装置であり、入力エネルギー蓄積用
の主コンデンサ３に蓄積された電荷を放電する主スイッ
チとして、半導体スイッチ素子の一つであるサイリスタ
４を用いている。

【００２８】図１において、１はパルス発生装置の入力
直流電源、２は主コンデンサ３の充電抵抗、３は入力エ
ネルギー蓄積用の主コンデンサ、４は前記主コンデンサ
３に蓄積された電荷を放電させるための主スイッチであ
るサイリスタ、５はサイリスタ４のスイッチング損失を
低減するための可飽和リアクトル、１８は集塵電極１２
に供給したエネルギ−の余剰分を前記主コンデンサ３に
回生するための磁気増幅器を構成するダイオード、１９
は磁気増幅器を構成する可飽和リアクトル、２０は可飽
和リアクトル１９の主巻線、２１は可飽和リアクトル１
９の制御巻線、２２、２３は可飽和リアクトル１９の制
御巻線２１の巻線端、８はサイリスタ４とダイオード１
８を流れるパルス電流の電流立ち上がり率ｄｉ4／ｄｔ
とｄｉ18／ｄｔを制限するためのリアクトル、９は集塵
電極１２に直流電圧を加えるための直流電源、１０はサ
ージ電流抑制用のリアクトル、１１は直流電流阻止用の
コンデンサ、１２は集塵電極、１３および１４はパルス
発生装置の出力端である。

【００２９】同図において、直流電源９の正極、集塵電
極１２、サージ電流抑制用リアクトル１０、直流電源９
の負極の経路で、常時、直流電圧Ｅ9が図示の極性で集
塵電極１２に加えられている。

【００３０】パルス発生装置は、集塵電極１２に加えら
れている直流電圧Ｅ9にさらにパルス的に高電圧を重畳
するためのものであり、その動作を図１の回路構成、図
２の可飽和リアクトル５の動作Ｂ−Ｈループ概念図、図
３の磁気増幅器を構成する可飽和リアクトル１９の動作
Ｂ−Ｈループ概念図および図４の主要各部の電圧および
電流波形を用いて説明する。

【００３１】サイリスタ４がオフの期間に、入力直流電
源１から充電抵抗２を介し、主コンデンサ３は図示の極
性に電圧Ｅ1まで充電される。このとき、可飽和リアク
トル５の動作点は図２の動作Ｂ−Ｈループ上のａ点にあ
る。

【００３２】サイリスタ４にゲート信号が入力され、サ
イリスタ４がオンする図４の時間ｔ＝０において、サイ
リスタ４の主電極間のインピーダンスは急激に低下し、
主コンデンサ３の正極、集塵電極１２、直流電流阻止用
コンデンサ１１、リアクトル８、可飽和リアクトル５、
サイリスタ４、主コンデンサ３の負極の経路で、主コン
デンサ３に蓄積されていた電荷が流れ始める。このた
め、可飽和リアクトル５の動作点は、図２の動作Ｂ−Ｈ
ループ上のａ点からｂ点に向かって変化する。この間の
可飽和リアクトル５のインダクタンスは極めて大きいた
め、同可飽和リアクトル５に流れる電流ｉ4は微少な値
となり、サイリスタ４のターンオン時のスイッチング損
失を著しく少なくすることができる。また、損失を無視
すると、前記可飽和リアクトル５は図示黒丸を正極とす
る波高値Ｅ1の電圧を阻止し、図４のｖ5のようになる。

【００３３】可飽和リアクトル５が電圧を阻止する時間
τs1は、サイリスタ４がターンオン後、その主電極間の
飽和電圧が十分小さくなるのに必要な値に設定され、次
式の関係にある。

【００３４】

【数２】 Ｎ5：可飽和リアクトル５の巻数 Ａe：可飽和リアクトル５の有効断面積（ｍ²） ΔＢm：可飽和リアクトル５の動作磁束密度量（Ｔ） Ｅ1：入力直流電源電圧（Ｖ） 可飽和リアクトル５の動作点が図２の動作Ｂ−Ｈループ
上のｂ点に達すると、可飽和リアクトル５は飽和し、同
可飽和リアクトル５のインダクタンスは急激に低下し、
可飽和リアクトル５に流れる電流ｉ4は、図４に示すよ
うに波高値がＩ4のｄｉ／ｄｔが極めて大きなパルス電
流となるが、サイリスタ４の主電極間電圧は十分低い飽
和電圧となっているため、サイリスタ４のオン損失も十
分に抑制できる。このため、可飽和リアクトル５を用い
ないときに比べ、ｄｉ／ｄｔを数倍程度以上大きくして
も安全動作が図れる。また、このパルス電流により、可
飽和リアクトル５の動作点はｂ点から、ｃ点を経由し
て、ｄ点まで変化する。

【００３５】可飽和リアクトル５の飽和によって流れる
パルス電流のパルス幅τ1は、次式で近似できる。

【００３６】

【数３】 Ｃ：主コンデンサ３の容量、直流電流阻止用コンデンサ
１１の容量および集塵電極１２の容量の合成値（Ｆ） Ｌ5s：可飽和リアクトル５の飽和後のインダクタンス
（Ｈ） Ｌ8：リアクトル８のインダクタンス（Ｈ） Ｌs：配線により生じる浮遊インダクタンス（Ｈ） このパルス電流が、主コンデンサ３の正極、集塵電極１
２、直流電流阻止用のコンデンサ１１、インダクタンス
８、可飽和リアクトル５、サイリスタ４、主コンデンサ
３の負極の経路で流れ、図４のｖ12に示す電圧波高値Ｖ
12のパルス電圧を集塵電極１２に重畳することができ
る。

【００３７】集塵電極１２は容量性負荷であるため、同
集塵電極１２に電荷が完全に移行された時間ｔ＝τs1＋
τ1の後、集塵電極１２に入力された電荷は、図１の電
流ｉ８の向きと逆向きに流れ始める。このとき磁気増幅
器を構成する可飽和リアクトル１９の動作点は、同可飽
和リアクトル１９の制御巻線２１の巻線端２２，２３に
接続された図５のリセット回路から同制御巻線２１に流
されるリセット電流Ｉ_２１により生じる磁化力Ｈ１とダ
イオード１８のリバース・リカバリー電流で定まる磁化
力で定まる図３の動作Ｂ−Ｈループ上のα点から、β点
を経由してγ点に向かって変化する。図５において、３
１は可変直流電源、３２は抵抗、３３はサージ電抑制用
のリアクトルである。

【００３８】リセット電流Ｉ21により可飽和リアクトル
１９に加えられる磁界は次式により求められる。

【数４】 Ｎ21：可飽和リアクトル１９の制御巻線２１の巻数 ｌe'：可飽和リアクトル１９の平均磁路長（ｍ）

【００３９】可飽和リアクトル１９の動作点がβ点から
γ点に変化する間の可飽和リアクトル１９の主巻線２０
のインダクタンスは極めて大きいため、同可飽和リアク
トル１９の主巻線２０を流れる電流ｉ_１８は微小な値と
なり、可飽和リアクトル１９の主巻線２０は図１の黒丸
を正極とする図４のｖ２０に示すような波高値Ｖ２０の
電圧を阻止する。

【００４０】可飽和リアクトル１９が電圧を阻止する時
間τｓ２は、次式の関係にある。

【数５】 Ｎ２０：可飽和リアクトル１９の主巻線２０の巻数 Ａｅ’：可飽和リアクトル１９の有効断面積（ｍ^２） △Ｂ１’：可飽和リアクトル１９の動作磁束密度量
（Ｔ） Ｖ２０：可飽和リアクトル１９の主巻線２０の電圧波高
値（Ｖ） 可飽和リアクトル１９の動作点が図３の動作Ｂ−Ｈルー
プ上のγ点に達すると、可飽和リアクトル１９は飽和
し、同可飽和リアクトル１９の主巻線２０のインダクタ
ンスは急激に低下し、可飽和リアクトル１９の主巻線２
０に流れる電流ｉ_１８は、図４のｉ_１８に示すように波
高値がＩ_１８のｄｉ／ｄｔが極めて大きなパルス電流と
なる。このパルス電流により、可飽和リアクトル７の動
作点はγ点からδ点を経由してε点まで変化する。

【００４１】可飽和リアクトル１９の飽和によって流れ
るパルス電流のパルス幅τ2は、次式で近似できる。

【数６】 Ｃ：主コンデンサ３の容量、直流電流阻止用コンデンサ
１１の容量および集塵電極１２の容量の合成値（Ｆ） Ｌ20s：可飽和リアクトル１９の主巻線２０の飽和後の
インダクタンス（Ｈ） Ｌ8：リアクトル８のインダクタンス（Ｈ） Ｌs：配線により生じる浮遊インダクタンス（Ｈ） このパルス電流が、集塵電極１２の正極、主コンデンサ
３、ダイオード１８、可飽和リアクトル１９の主巻線２
０、インダクタンス８、直流電流阻止用のコンデンサ１
１、集塵電極１２の負極の経路で流れ、主コンデンサ３
に電圧Ｅ1'に相当するエネルギ−を回生することができ
る。

【００４２】集塵電極１２から回生されるエネルギ−に
よって、主コンデンサ３の電圧ｖ3が最も高くなる時間
ｔ＝τs1＋τ1＋τs2＋τ2を過ぎると、主コンデンサ３
に回生された電荷は、再び集塵電極１２に流れようとす
る。しかし、このときダイオード１８は逆バイアスされ
るので、同ダイオードは微少なリバース・リカバリー電
流を流した後、遮断状態となるため主コンデンサ３に回
生されたエネルギ−はほとんど保たれる。このため、入
力電源１から主コンデンサ３に供給するエネルギ−は、
前記回生した電圧Ｅ1'と入力電源電圧Ｅ1の差分だけで
良いことになる。

【００４３】このリバース・リカバリー電流は、可飽和
リアクトル１９の主巻線２０を流れ、可飽和リアクトル
１９の動作点を図３のε点からα点がわに向かってリセ
ットさせる効果を持つ。また、このリバース・リカバリ
ー電流の波高値は、図３に示す可飽和リアクトル１９の
動作Ｂ−Ｈループで定められる磁化力で制限されるた
め、ダイオード１８のリバース・リカバリー損失を大幅
に押さえることができ、ｄｉ／ｄｔの大きなパルス電流
を流す事ができる効果も有する。

【００４４】以上の動作により、集塵電極１２に、図４
のｖ12に示す波高値Ｖ12、パルス幅τ1＋τs2＋τ2のパ
ルス電圧を重畳することができる。

【００４５】本実施例では、サイリスタ４を流れるパル
ス電流ｉ4が零になってからダイオード１８と可飽和リ
アクトル１９で構成される磁気増幅器にパルス電流が流
れ始めるまでの期間τs2は、可飽和リアクトル１９の制
御巻線２１を流れるリセット電流Ｉ21を変えることによ
って制御でき、Ｉ21の値が大きいほどτs2が長くなる。
このτs2を変えることによって、集塵電極１２に重畳さ
れるパルス電圧のパルス幅τ1＋τs2＋τ2を容易に変え
ることができる。

【００４６】以下同様の動作が繰り返し行われることに
より、半導体スイッチ素子を用いた小型で信頼性が高
く、電流立ち上がり率ｄｉ／ｄｔの大きなパルス電流を
発生させることができるとともに、回生回路の働きによ
り、高効率化も実現できる。また、集塵しようとするダ
ストの種類や集塵電極の構造に最適なパルス幅のパルス
電圧を集塵電極１２に加えることができ、集塵性能も向
上させることができる。

【００４７】（実施例２）図６は本発明による高電圧パ
ルス発生装置の別の実施例であり、パルス荷電方式の静
電集塵装置へ適用した場合の回路構成例を示したもので
ある。図中の波線内がパルス発生装置である。なお、実
施例１と同一部分には同一符号を付している。

【００４８】本実施例のパルス発生回路の基本的な動作
原理は前記実施例１の場合と同様であり、昇圧変圧器１
５を設けることによって、入力直流電源電圧２４よりも
高い波高値の高電圧パルスを集塵電極１２に印加し得る
ようになっている点が異なる。即ち、サイリスタ４がタ
−ンオン後、可飽和リアクトル５が飽和することによっ
て、前記昇圧変圧器１５の一次巻線１６の図示黒丸の逆
極性側から流入するパルス電流により、同変圧器１５の
二次巻線１７の図示黒丸の逆極性側から集塵電極１２、
直流電流阻止用コンデンサ１１、前記二次巻線１７の図
示黒丸側の極性にパルス電流が流れる。このパルス電流
により、集塵電極１２には、予め加えられている入力直
流電源１の電源電圧に加えて図示の極性に昇圧変圧器１
５の巻数比に応じた波高値の高電圧パルスが重畳され
る。集塵電極１２は容量性負荷であるため、同集塵電極
１２に電荷が完全に移行された後、集塵電極１２に移行
された電荷は逆向きのパルス電流となって、集塵電極１
２の正極、昇圧変圧器１５の二次巻線１７、直流電流阻
止用コンデンサ１１、集塵電極１２の負極で流れる。こ
のため昇圧変圧器１５の一次巻線１６の図示黒丸の逆極
性側から主コンデンサ３、磁気増幅器を構成するダイオ
ード１８、磁気増幅器を構成する可飽和リアクトル１９
の主巻線２０、リアクトル８、昇圧変圧器１５の一次巻
線１６の図示黒丸の極性側の経路でパルス電流が流れ、
主コンデンサ３にエネルギ−を回生することができる。

【００４９】昇圧変圧器１５を併用することにより、耐
電圧の低い主スイッチを用いて高電圧パルスを集塵電極
１２に重畳できるため、主スイッチ４にサイリスタなど
の半導体スイッチ素子を用いても構成が簡単にできると
ともに、磁気増幅器を構成するダイオード１８も高速タ
イプのものを簡単に利用でき高効率化と高信頼性化が図
れる。

【００５０】また、前記実施例１のように昇圧変圧器１
５を用いない場合には、集塵電極１２に直流電圧を印加
するための直流電源９とパルス発生装置の入力直流電源
１を別々にし、後者の電源電圧を前者の電源電圧より高
くする必要があるが、パルス発生装置に昇圧変圧器１５
を設けた場合には、本実施例でも示すように集塵電極１
２に直流電圧を印加するための直流電源電圧とパルス発
生装置の入力直流電源電圧は同一でも良いため、前記パ
ルス発生装置の入力直流電源１を前記集塵電極９に直流
電圧を印加するための直流電源を兼ねる入力直流電源２
４として利用することができる。

【００５１】（実施例３）実施例１、２では磁気増幅器
を構成する可飽和リアクトル１９には制御巻線２１を１
つ設けていたが、図１０に示すように第２の制御巻線３
１を設けることもできる。そしてこの第２の制御巻線３
１には巻先端３２、３３を介して図１１に示すようなプ
リセット回路を付加することができる。図１１に示すプ
リセット回路は、インダクタンス３５と、サージ電圧吸
収用のバリスタ３６、４１と、ダイオード３７と、コン
デンサ３８と、サイリスタ３９と、抵抗４０と、可変直
流電源４２とから構成される。以上のような構成とする
ことにより、磁気増幅器を構成するダイオード１８のリ
バース・リカバリー電流によって可飽和リアクトル１９
が不用にリセットされて、磁気増幅器の制御範囲が狭め
られるのを防止することができる。すなわち、図１１の
プリセット回路から流されるパルス電流を大きくすれば
磁気増幅器を構成する可飽和リアクトル１９が電圧パル
スを阻止する期間τs2を小さくすることができる。

【００５２】なお、本実施例では、本発明のパルス集塵
装置への応用例について説明したが、パルス発生回路と
負荷との間のインピーダンス整合の取れない他の負荷の
場合にも同様の効果が得られることは言うまでもない。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可飽和リアクトルを経由せずに負荷に供給したエネルギ
ーの余剰分を入力エネルギー蓄積用コンデンサに回生す
ることができるため、高効率なパルス発生装置が得られ
るとともに、負荷状態に応じて、負荷にパルス電圧を加
えている期間を容易に制御することもできる。

【００５４】特に、本発明による高電圧パルス発生装置
をパルス荷電方式の集塵装置に用いた場合には、従来の
装置で問題であった高性能化、高効率化、信頼性を飛躍
的に改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による高電圧パルス発生装置の第１実施
例を示す回路図である。

【図２】図１の可飽和リアクトル５の動作磁化Ｂ−Ｈル
ープ概念を示す図である。

【図３】図１の磁気増幅器を構成する可飽和リアクトル
１９の動作磁化Ｂ−Ｈループ概念を示す図である。

【図４】図１の回路における主要各部の電圧および電流
波形を示す図である。

【図５】図１の磁気増幅器を構成する可飽和リアクトル
１９のリセット回路の構成を示す回路図である。

【図６】本発明による高電圧パルス発生装置の第２実施
例を示す回路図である。

【図７】特公昭５７ー４３０６７号に開示された回路を
示す図である。

【図８】図７の回路における主要各部の電圧および電流
波形を示す図である。

【図９】図７の回路における集塵電極とエネルギ−蓄積
用主コンデンサの電圧波形を示す図である。

【図１０】本発明による高電圧パルス発生装置の第３実
施例を示す回路図である。

【図１１】図１０の磁気増幅器を構成する可飽和リアク
トル１９のプリセット回路の構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 入力直流電源、３ 入力エネルギ−蓄積用コンデン
サ、４ 半導体スイッチ素子、５ 可飽和リアクトル、
８ リアクトル、９ 直流電源、１０ サージ電流阻止
用リアクトル、１１ 直流電流阻止用コンデンサ、１２
集塵電極、１５ 昇圧変圧器、１６ 昇圧変圧器１５
の一次巻線、１７ 昇圧変圧器１５の二次巻線、１８
磁気増幅器を構成するダイオード、 １９ 磁気増幅器
を構成する可飽和リアクトル、２０ 可飽和リアクトル
１９の主巻線、２１ 可飽和リアクトル１９の制御巻
線、２４ 入力直流電源、２５ ダイオード、３１ 可
飽和リアクトル１９の第２の制御巻線

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エネルギー蓄積用コンデンサと、前記エ
   ネルギー蓄積用コンデンサに蓄積された電荷を放出する
   ための主スイッチと、可飽和リアクトルとから構成され
   る直列回路により負荷にエネルギ−を供給するととも
   に、前記負荷に供給したエネルギ−を、前記可飽和リア
   クトルの負荷側の一端からエネルギ−蓄積用コンデンサ
   に回生するパルス発生装置であって、前記負荷にエネル
   ギ−を加える期間を前記可飽和リアクトルの負荷側の一
   端と前記エネルギ−蓄積用コンデンサの間に接続された
   磁気増幅器を用いて制御することを特徴とするパルス発
   生装置。
2. 【請求項２】 エネルギー蓄積用コンデンサと、前記エ
   ネルギー蓄積用コンデンサに蓄積された電荷を放出する
   ための主スイッチと、可飽和リアクトルと、変圧器とか
   ら構成される直列回路により負荷にエネルギ−を供給す
   るとともに、前記負荷に供給したエネルギ−を、前記変
   圧器を介して、前記可飽和リアクトルの負荷側の一端か
   らエネルギ−蓄積用コンデンサに回生するパルス発生装
   置であって、前記負荷にエネルギ−を加える期間を前記
   可飽和リアクトルの負荷側の一端と前記エネルギ−蓄積
   用コンデンサの間に接続された磁気増幅器を用いて制御
   することを特徴とするパルス発生装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のパルス発生装
   置を用い、負荷を集塵電極としたことを特徴とするパル
   ス荷電方式の集塵装置。