JPH0221298B2

JPH0221298B2 -

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Publication number: JPH0221298B2
Application number: JP24835483A
Authority: JP
Inventors: Senichi Masuda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-12-28
Filing date: 1983-12-28
Publication date: 1990-05-14
Also published as: JPS60143849A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、パルス荷電型電気集塵装置に関する
ものである。

電気集塵装置の放電極に直流高電圧の代りに周
期的パルス高電圧を印加し、これによつてその集
塵性能を向上せしめる所の「パルス荷電方式」は
それ自体公知である。しかし乍ら従来の方式はす
べて、直流高電位にある放電極に更にパルス高電
圧を重畳印加するため、高圧パルス電源の出力側
と放電極との間にパルス変圧器、結合コンデンサ
ー、あるいは双方の組合せ等、直流的には両者を
遮断し、且つパルス電圧は自由に移行せしめる如
き何等かの結合用インターフエースを設けて高圧
パルス電源と放電極の直接的接続を避け、これに
よつて高圧パルス電源の出力側に放電極側の直流
高電圧が加わるのを防止するのが常であつた。し
かし乍ら、電気集塵装置の大型化に伴い、上記結
合用インターフエースの容量も極めて大きなもの
となり、そのコストが著るしく高くなるのみなら
ず、その部分での電力損失も過大となり、その結
果、パルス荷電方式自体の実用化が著るしく困難
となつていた。

本発明はこの困難を解決し、極めて安価、且つ
高効率のパルス荷電型電気集塵装置を実現供給す
ることを目的とする。

しかして本発明は、この目的を高圧パルス電源
の出力パルス波高値電圧をパルス荷電さるべき電
気集塵装置の放電極と集塵極間のパルス荷電時最
大所要尖頭電圧に相当する大きな値に設定した上
で、該高圧パルス電源の出力端子を該放電極と該
集塵極に何等の結合用インターフエースを介する
ことなく直接接続することによつて達成する。但
し、一般に該高圧パルス電源はパルス電圧成形用
コンデンサー、その充電電源、その充電電圧を負
荷に瞬時に接続するための高圧スイツチ素子より
成るが、そのまま上記の如く該出力端子を該放電
極と該集塵極間に接続する時は、該高圧スイツチ
素子のオン働作後に該充電電源が該放電極と該集
塵極に接続状態となり、該コンデンサーの瞬時放
電によるパルス高電圧印加後、該充電電源からの
続流が両電極間に供給され、その結果両電極間電
圧には常に直流充電電圧が加わつてパルス荷電働
作が失われてしまう。この点を解決するため本発
明にあつては、(1)該高圧スイツチ素子としてオン
働作後直ちにオフ状態に復帰可能なオン・オフ型
高圧スイツチ素子を用い、(2)該高圧スイツチ素子
のオン働作後、そのオフ状態が回復するまでの導
通期間には該充電電源からの出力電流を阻止し
て、その期間該パルス電圧成形用コンデンサーの
充電及び両電極への続流電流の供給を阻止すると
共に、該高圧スイツチ素子のオフ状態復帰後の非
導通期間には該出力充電電流の供給を復帰するた
めの電流阻止機構を該充電電源に具備せしめる。
この場合、該パルス電圧形成用コンデンサーの静
電容量Coは出来るだけ小さくするのが経済的で
あるが、余り小さくとると充分な出力パルス波高
値電圧が得られないので、少くとも該放電極と該
集塵極間の静電容量Cdと同程度とするのが望ま
しい。該高圧パルス電源の構造を上記の如くする
ことによつて得られるパルス荷電働作は次の通り
である。まず、該電流阻止機構の電流阻止機能が
働いている期間のある時点t₁において該高圧スイ
ツチ素子をオン働作せしめる。その瞬間、該パル
ス電圧成形用コンデンサーの充電電圧Voが、該
放電極と該集塵極の間に、接続導線のインダクタ
ンスと抵抗及び該高圧スイツチ素子自体のインダ
クタンスと抵抗より成る全インダクタンスＬ及び
全抵抗Ｒを通して印加される。その結果まず、
Co−Ｌ−Ｒ−Cdの直列回路に高周波の過渡振動
が発生し、その最初のピーク電圧により第１図ｂ
に示す如く該放電極と該集塵極の間に瞬間的にご
く短い尖頭パルス高電圧Vpが加わつて、放電極
全体にわたり一様なパルス的コロナ放電を生じ、
著るしく豊富な正・負イオンを含むプラズマが形
成される。図において、縦軸υ_dは両電極間の電圧
を、横軸ｔは時間を示している。この過渡振動に
よるピーク電圧の値Vpは、Co≫Cdの時最大とな
つてピーキングが発生しVp＝2Vo−Vbになる
が、CoがCdに近づくにつれて低下しCo＝Cdの時
VpVoとなる。この過渡現象は比較的短時間内
に減衰し、その後υ_dは初期電圧をV₁＝Vo／（Co
＋Cd）とし、コロナ放電によつて緩慢にCR減衰
する。すなわち両電極間に形成された直流電界に
より、再結合過程にある上記プラズマから単極性
イオンが引き出されて集塵極へとイオン電流とし
て流れ、これに伴つてCoとCdに貯えられた電荷
が消費されて両電極間の電圧υ_dが低下してゆく。
この減衰のある時点t₂で、該高圧スイツチ素子が
オフ状態となり、Coが切り離されるとυ_dの減衰
はCdの電荷消費のみによるものとなつてその減
衰速度が変化する。この時電圧υ_dの低下とともに
イオン電流自体も低下して、爾後の減衰速度はこ
の効果もうける。一方、該パルス電圧成形用コン
デンサーの電圧υ_cは第１図ａに示す如く時点t₂に
おけるυ_dの値を次の充電時点t₃まで保持する。υ_d
の減衰は次のパルス電圧印加時まで継続する場合
と、その前の時点で上記プラズマの消滅ないし、
υ_dの直流コロナ開始電圧値以下の値への低下によ
つてイオン電流が消滅し、これによつて途中でυ_d
の減衰が停止する場合とがあり得る。いづれにせ
よ、υ_dの値はパルス荷電直前に最低値Vbとなる。
該パルス電圧成形用コンデンサーは該高圧スイツ
チ素子のオフ復帰ののち、時点t₃において該電流
阻止機構の電流阻止機能を解除することにより、
再びVoまで充電され、次いで時点t₁に先立つ時
点t₄において該電流阻止機構の電流阻止機能を再
復帰せしめたのち、時点t₁で再び該高圧スイツチ
素子をオンせしめてパルス高電圧を両電極間に印
加し、以下この働作をくり返す。

この様な初期高周波過渡振動と、これにつづく
CR減衰部より成る第１図ｂに示す如き周期的パ
ルス高電圧が両電極間に印加される結果、両電極
間には平均としては図の如く平均直流電圧Vdcが
印加されることとなり、上記パルスコロナ放電に
より生じた単極性イオン流の射突により両電極間
に進入せるダスト粒子が荷電された上、上記Vdc
による平均直流電界によつて集塵極へ駆動され、
その上に除去されるのである。

この場合、該パルス高電圧の尖頭値を高め、そ
の立ち上りを速くするほど放電極全体に生ずるパ
ルスコロナが一様かつ強力となる。一方、その立
ち上りが過大となると該高圧スイツチ素子を損傷
することもある。したがつて上記初期高周波振動
は本パルス荷電方式に極めて重要な意味をもち、
その値と周期を調節するため必要に応じて該高圧
スイツチ素子に直列に適当な値のインダクタンス
を挿入することが出来る。この場合、立ち上り時
間が数百ns以下の時には理想的電流分布が得ら
れ、電流分布の均一性を保つには立上り時間は長
くても2μs以下とすることが望ましい。また、該
高圧スイツチ素子としてサイリスタ等の如く、逆
電圧の印加によりターン・オフする様な素子を選
ぶときは、上記過渡振動による逆電圧で自動的に
そのオン働作後に必要となるオフ働作を行わしめ
ることができ、その上、両電極間の初期尖頭電圧
を該パルス成形用コンデンサーの充電電圧Voよ
りも大巾に大きくすることが出来る。

すなわち、本発明による新規のパルス荷電型電
気集塵装置は、本体ケーシングと、これに接続さ
れた含塵ガス入口、清浄ガス出口、ダスト排出口
と、該ケーシング内のガス通路に配設せる接地の
集塵極及びこれと対向して絶縁配設された放電極
を有し、該放電極と該集塵極間に高電圧を印加し
て放電極にコロナ放電を行わしめるための高圧電
源を有する所の電気集塵装置において、該高圧電
源として一端接地のパルス電圧形成用コンデンサ
ーと、これを充電するためその両端に接続せる高
圧充電電源と、該コンデンサーの非接地端子と該
放電極の間に介入接続して両者を周期的に短時間
導通せしめ、その充電電圧をパルス高電圧として
該放電極と該集塵極の間に印加ののち直ちに非導
通状に復帰するための高速オン・オフ機能を具備
せる放電用高圧スイツチ素子とから成る所の高圧
パルス電源を使用し、且つ該放電用高圧スイツチ
素子の放電極側端子及び該パルス電圧成形用コン
デンサーの接地側端子にそれぞれ接続の該高圧パ
ルス電源の出力端子を、それぞれ該放電極及び該
集塵極に何等の結合用インターフエースを介する
ことなく直接接続し、且つ該放電用高圧スイツチ
素子のオン働作後、少くともそのオフ機能が回復
するまでのスイツチ導通期間の間、該充電電源か
らの出力電流を阻止して、該パルス電圧成形用コ
ンデンサーへの充電電流ならびに該放電極への続
流電流の発生を防止すると共に、該放電用高圧ス
イツチ素子の非導通期間には上記出力電流阻止機
能を解除して該パルス電圧成形用コンデンサーの
充電を可能ならしめる所の電流阻止機構を該充電
電源に具備せしめ、これにより該電流阻止機構の
電流阻止機能を働作せしめつつ、その間に該放電
用高圧スイツチ素子をオン及びオフせしめて該放
電極と該集塵極間にパルス高電圧を印加し、次い
で該電流阻止機構の電流阻止機能を解除せしめて
該パルス成形用コンデンサーを充電し、以後上記
の働作を周期的にくり返して該放電極にパルス的
コロナ放電を周期的に発生せしめ、これにより供
給されたイオンにより該含塵ガス入口よりガス流
と共に両電極間に進入せるダスト粒子を荷電し、
電気力によりこれを該集塵極上に捕集の上、下方
に剥離落下せしめて該ダスト排出口より外部に排
出し、清浄ガスを該清浄ガス出口より外部に排出
することを特徴とする。

この様な特徴の結果、本発明による所の新規の
パルス荷電型電気集塵装置にあつては高価かつ高
電力損失のパルス電源と放電極間の結合用インタ
ーフエースを用いることなくパルス荷電を行うこ
とが可能となり、極めて安価かつ高効率のパルス
荷電が可能となるという著るしい作用効果が達成
されるのである。

本発明の上記特徴を具現せしめるための根幹を
なす該電流阻止機構は、少くとも該高圧スイツチ
素子の導通期間は該充電電流からの該コンデンサ
ーへの充電と放電極への続流の発生を阻止すると
共に、その非導通期間において該充電電源からの
該コンデンサーへの充分な充電を可能ならしめる
機構ないし要素であれば、如何なるものでもよ
く、適当な回路要素、機械要素ないしそれらの組
合せより成る機構を用いることが出来る。また、
本発明に用いるべき放電用高圧スイツチ素子とし
ては、サイリスター、電力用トランジスター、そ
の他の固体スイツチ素子、サイラトロン、水素サ
イラトロン、その他の放電管スイツチ素子、火花
ギヤツプ、トリガー電極付火花ギヤツプ、レーザ
ートリガー型火花ギヤツプ、回転式火花ギヤツプ
等の機械的スイツチ素子、その他適当な如何なる
ものを用いてもよい。また、本発明に用いるべき
パルス形成用コンデンサーとしては、油浸紙コン
デンサー、セラミツクコンデンサー、ケーブル等
如何なるものを用いてもよいが、特に内部インダ
クタンスの少いセラミツクコンデンサーが好適で
ある。また、本発明に用いるべき充電電源は出力
電圧が一定、または可変の如何なるものを用いて
もよく、可変電圧を発生する方法としては入力側
交流電圧の値を誘導電圧調整器、可飽和リアクト
ル、ないし逆並列接続のサイリスタで位相制御に
より入力交流の電圧ないし電流を制御する方式
等、如何なる方式を用いてもよい。また、充電電
源の構成としては高圧変圧器の二次側（高圧側）
に半波整流器を附したもの、両波整流器を附した
もの、これに更にコンデンサーを附したもの、ま
た該整流器に直列に適当なインダクタンスを挿入
して共振充電により充電電圧を変圧器二次電圧の
波高値よりも高める方式のもの、あるいは倍圧整
流回路ないし数倍圧整流回路により充電電圧を高
めるものを用いることが出来る。また変圧器一次
側に接続すべき交流電源は、商用周波数電源の
他、インバーター回路等により構成せる商用以外
の周波数の電源、ないし可変周波数電源を用いて
もよいことも云うまでもない。

以下に、実施例および図面により本発明の特徴
をより詳細に説明する。

第２図は本発明の一実施例で、上記の電流阻止
機構を本発明者が別出願「高電圧極短パルス電源
装置」（特願昭57−172797号）にて提案せる如く、
整流器と充電電流交流側周波数と同期して回転す
る同期回転火花スイツチとの組合せにより実現せ
るものの例を示す図である。図において１は電気
集塵装置で、ケーシング２、含塵ガス入口３、清
浄ガス出口４、ダストホツパー５、ダスト排出口
６、ガス流方向に多数並列に等間隔に鉛直に配設
された接地の集塵極群７、その中間に金属フレー
ム８に張架されて絶縁配設された放電極群９を有
する。１０，１０′は横腕１１を介して該フレー
ム８を支持する金属鉛直支柱で、それぞれ上部に
おいて碍管１２，１２′に支持され、該ケーシン
グ２の天井部を貫通している。１３は本発明の特
徴をなす高圧パルス電源で、その出力端子１４，
１４′は導体１５，１５′を介してそれぞれ該支柱
１０の上端と接地の集塵極１１に直接接続され、
その出力パルス高電圧を該放電極９と該集塵極７
の間に直接印加する様になつている。１６は高圧
パルス成形用コンデンサー、１７は充電用高圧変
圧器、１８はこの一次巻線（低圧側）、１９はそ
の二次巻線（高圧側）で、一次巻線の入力端子２
０，２０′は適当な任意の交流電源、例えば商用
周波交流電源またはインバーター等による非商用
周波数ないし可変周波数の交流電源に接続されて
いる。そして二次巻線１９の出力端子２１，２
１′の一つ２１は整流器２２を介して該コンデン
サー１６の高圧側端子２３に、また２１′は該コ
ンデンサー１６の接地側端子２３′に接続されて
おり、２３，２３′は更に導線２４，２４′を介し
て出力端子１４，１４′に接続されている。但し、
導線２４に介入して固定電極２５，２６と同期電
動機２７により駆動される双互に導通せる回転電
極２８，２９より成る同期回転火花スイツチ３０
が設けられており、該同期電動機は位相調整器３
１および導線３２，３２′を介して一次巻線側の
交流電源に接続されており、該交流電源の周波数
の1/2の毎秒回転数をもつて回転する様になつて
いる。いま本高圧パルス電源の働作を第３図に示
す。図において、横軸ｔは時間を示し、第３図ａ
の曲線υ_cはコンデンサー１６の端子電圧、曲線υ_a
は高圧変圧器の二次側出力電圧を示し、また第３
図ｂのυ_dは放電極電圧を示す。各図の電圧は上方
を負極性とする。いま該高圧変圧器１７の二次側
出力電圧υ_aが負極性の上昇期にある時、整流器２
２を介して該コンデンサー１６が充電され、その
電圧υ_cはυ_aの負の波高値Voに至り、その後は該
整流器２２の電流阻止作用によりυ_cはVoに保持
される。次いでυ_aの極性が正に反転した半周期の
適当な時点t₁において、該同期回転火花スイツチ
３０の回転電極２８，２９が固定電極２５，２６
ないし２６，２５に接近して火花を発生するよう
位相調整器３１を調整しておくとにより、コンデ
ンサー１６の端子電圧は、出力端子１４，１４′、
導線１５，１５′を介して放電極９と集塵極７の
間に瞬時に印加される。その結果、すべでに詳述
せる機構により両電極間には第１図及び第３図ｂ
のυ_dに示す如き、直流平均電圧Vdcにパルス電圧
が重畳した波高値Vpの電圧があらわれる。但し
この場合、該整流器２２の阻止作用により充電電
源からの続流は完全に阻止される。上記火花発生
の直後に該同期回転火花スイツチ３０の回転電極
２８，２９は固定電極２５，２６ないし２６，２
５を離れるので両者間の放電は消滅し、該スイツ
チ３０は時点t₂においてオフ状態を回復する。す
なわち、この様に該整流器２２の阻止作用と該同
期回転火花スイツチのスイツチ働作の同期性及び
位相選択性及び機械的スイツチ・オフ機能を組合
せて該コンデンサーの充電交流電圧の極性反転半
周期中に選択的にスイツチ働作を行わせ、続流の
発生を防止するのが本実施例の特徴で、該整流
器、該同期回転火花スイツチ、該位相調整器の機
能的組合せによつて本発明の電流阻止機構が実現
されているのである。そして時点t₂以後υ_cは一定
値を保ち、該充電交流電圧の極性が再び負に反転
し、この一定値をこえる時点t₃からコンデンサー
１６は再び荷電されてその電圧υ_cはVoに至るが、
放電極電圧υ_dはこの間は減衰を続け、次の時点t₁
において再び該同期回転火花スイツチが半回転し
て火花発生によるパルス電圧を生じ、以後この働
作をくり返す。これにより該放電極９はパルス的
コロナ放電を行い、すでに詳述せる機構によりガ
ス入口３より進入せるダストの荷電、集塵極７へ
の捕集が行われ、清浄ガスはガス出口４よりスタ
ツクへと排出される。また集塵極７の機械的槌打
により、その上の堆積ダストは剥離して下方のホ
ツパー５に落下捕集され、ダスト排出口６より外
部に排出されるのである。この場合一般に、コン
デンサー１６の静電容量Coは電極間容量Cdとほ
ぼ等しくするのが経済的である。また、コンデン
サー１６より両電極に至る回路の途中に適当な低
い値のインダクタンスや抵抗を挿入することによ
り両電極間火花閉絡時サージのパルス電源への侵
入を防ぎ、またパルス電圧初期の過渡振動の周期
を調整することができるが、一般にこれを２マイ
クロセカンド以下とすると、放電極全体に均一な
パルスコロナを生じ、集塵極上のイオン電流密度
が均一となる。またコンデンサー充電電圧Voを
大きくすると放電極９に加わる瞬時尖頭電圧Vp
が上るが、その結果パルスコロナのプラズマ密度
が大きくなるので、コロナ電流が増加しυ_dの減衰
速度が増大し、放電極の直流平均電圧Vdcの値は
低くなるという傾向があらわれる。そこで、ダス
トの電気抵抗が著るしく高く逆コロナをはげしく
発生する恐れがある時はコンデンサー充電電圧
Voを低目にしてコロナ電流値を抑え、Vdcの値
を高くするのが良い。また、ダスト電気抵抗が余
り高くなく、逆コロナが軽度の時はVoを比較的
高くとつてコロナ電流の増大をはかり、ダストの
荷電速度の上昇をはかるのが良い。Voの調整は
該高圧変圧器１７の一次側の交流電源の電圧の変
化によつて行うが、これには誘導電圧調整器、サ
イリスターによる一次電流の制御等適当な公知の
如何なる手段をも用いることが出来る。また、逆
電離発生の程度を正イオンのセンサー、アンテ
ナ、火花発生頻度、電圧電流特性等、適当なセン
サーないし方法で検出して、これにより上記一次
側交流電圧を適当に自動制御することが出来る。
また場合により、該一次側交流電源はインバータ
ー等で構成して商用周波数と異る周波数としたり
可変周波数とすることにより、該パルス電源の周
波数の商用周波数以外に設定したり、可変とする
ことも出来る。したがつて、イオン電流の制御は
この周波数を自動または手動により制御すること
によつても達成できる。また、該回転火花スイツ
チ３０の回転電極は必ずしも２極とする必要はな
く、場合により４極、６極、８極…（一般に偶数
極数）としてよく、これに応じて該同期電動機２
７の回転数を1/2、1/3、1/4、…に低下すること
が出来る。また２極の場合でも、該同期電動機２
７の回転数を1/2、1/3、1/4、…に下げることに
より、出力パルス電圧の周波数を1/2、1/3、1/4、
…に切かえることが可能である。

第４図は、第２図の実施例において同期回転火
花スイツチ３０の代りにサイリスタースイツチ３
３を用いた実施例を示す図で、同じく本発明者が
上記別発明において提案せる方式を利用したもの
である。図における１より２４，２４′までの番
号の要素の名稱と機能は第２図における同一番号
の要素のそれと同じであり、また３４は一次側交
流電圧の大きさを調整するための任意の電圧調整
装置を示す。該サイリスタースイツチ３３はサイ
リスター素子３５、そのゲート３６に制御電流を
供給するためのターン・オン回路３７、サイリス
ター素子３５に逆電圧を供給してその電流をゼロ
ならしめ、その導通をオフするためのターン・オ
フ回路３８より成る。

本パルス電源の働作は第２図の実施例とまつた
く同一であつて、コンデンサー１６を整流器２２
を介して負の充電交流電圧波高値Voまで充電の
のち、該交流電圧の極性が正に反転した半周期中
の適当な時点t₁においてターン・オン回路３７よ
り制御電流をゲート３６に供給して該サイリスタ
ー素子３５をオンせしめ、コンデンサー１６の電
圧を放電極９と集塵極７の間に印加してパルス電
圧を加えたのち、時点t₂においてターン・オフ回
路を働作せしめて、サイリスター素子３５をター
ン・オフさせ、コンデンサー１６と放電極９との
間の導通を遮断する。以下の働作は第２図実施例
のとおりで、υ_c、υ_a、υ_dの波形も第３図の如くで
あることに変りがない。但し、この場合電流の立
ち上りを制限してサイリスター素子３５を保護す
るため、わずかなインダクタンス３９と抵抗４０
が回路に直列に挿入してある。また、スイツチ速
度は火花スイツチが約数ナノセカンド程度である
のに比べて比較的おそく、数マイクセカンド程度
となる。この場合、すでに述べた如く初期のＬ・
Ｃ過渡振動でターン・オン直後にサイリスター素
子３５には逆電圧がかかるので、その継続時間が
そのターン・オフ時間より長い時は該ターン・オ
フ回路を省略することが出来る。また、サイリス
ター素子３５は交流充電電圧の２サイクルないし
数サイクル毎にターン・オンするように制御して
もよく、これによりパルス電圧の周波数を交流電
圧周波数の1/2ないし数分の一にして、コロナ電
流を低減することができる。

第５図は、電気集塵装置の電源として従来広く
用いられている両波整流回路の充電電源をそのま
ま活用し、且つ電流阻止機構として高圧変圧器一
次側に逆並列接続のサイリスター素子を挿入附加
することにより本発明を実施せる例を示す。図に
おいて１より４０までの番号の要素の名稱と機能
は第４図の実施例の同一番号の要素のそれと同じ
である。但し、本例では第４図の単波整流器２２
の代りにブリツヂ型両波整流器４１が接続され、
これを介してコンデンサー１６を充電する様にな
つている。また、４２，４３は高圧変圧器の一次
側の回路に挿入された電流阻止機構としての逆並
列接続のサイリスター素子で、それぞれのゲート
４４，４５に制御回路４６より制御電流を供給す
ることにより、４２，４３はターン・オン状態と
なる。また各素子４２，４３に逆電圧がかかつて
素子電流がゼロとなるとそれぞれがターン・オフ
状態となる。したがつて、サイリスター素子４
２，４３のゲートに一次交流電圧の順方向の半波
における位相時点t₄、t₄′に順次に制御電流を供給
し、その時点t₄、t₄′（第６図Ａ参照）の位相を変
化することにより、変圧器１７の二次電圧波高
値、したがつてパルス成形用コンデンサー１６の
充電電圧Voを自由に変化することが出来、また、
該制御電流をゲート４３，４４に印加しない限り
該高圧変圧器の一次電流が阻止されて、その二次
側の電圧があらわれずコンデンサー１６の充電も
行われず、放電極への続流発生もおこらない。い
ま本実施例の働作を第６図に示す。図の点線υ_a′
はサイリスター素子４２，４３が常に導通状態に
あつたとするとき高圧変圧器１７の二次側にあら
われるべき仮想出力電圧である。いま交流の正・
負の半サイクル(1)、(2)に、ゼロ電圧点よりある位
相だけおくれた時点t₄、t₄′で４２，４３を順次に
ターン・オンする。このとき両波整流器４１の作
用で交流二次電圧の正・負にかかわらずコンデン
サー１６には負電圧が印加され、その印加起電力
は曲線υ_rのようになる。したがつてコンデンサー
１６は、この起電力により充電されてその端子電
圧は曲線υ_cの様になり、まず両波整流器４１の阻
止作用で波高値電圧Voにホールドされる。つい
で、次の交流の正・負の半サイクルにはゲート４
４，４５への制御電流の供給を休止し、サイリス
ター素子４２，４３をオンせしめないとこの休止
サイクルの間コンデンサー１６への充電が絶たれ
る。そこで、この休止サイクルの間の適当な時点
t₁に、サイリスター・スイツチ素子３５をター
ン・オンせしめて、放電極９にパルス電圧を印加
し、その直後の時点t₂に３５をターン・オフせし
めてその導通を絶つ。この間、放電極には第６図
の曲線υ_dの如き電圧が加わり、コンデンサー１６
は再び時点t₄において充電が開始され、以下この
働作をくりかえす。この様にして放電極９には交
流電源周波数の1/2の周波数のパルス電圧の印加
が行われ、パルス荷電が行われる。

第７図は、やはり電気集塵装置の既設の両波整
流型電源を該充電電源として活用し、本発明を実
施せる別の例で、図における１より４６に至る番
号の要素の名稱及び機能は第４図、第５図におけ
る同一番号の要素のそれと同じである。図におい
て両波整流器４１と、パルス電圧成形用コンデン
サー１６の間に、これよりも充分大きな静電容量
Ctを有するタンクコンデンサー４８が１６と並
列に挿入されており、且つ両コンデンサーの高圧
端子２３，４９の間に介入して本発明の電流阻止
機構としてのサイリスター素子５０があり、その
ゲートは放電用高圧スイツチ素子としてのサイリ
スター素子３５を制御する制御回路３７より別個
の制御電流を供給される様になつている。いま本
実施例の働作を第８図に示す。充電電源によつて
該タンクコンデンサー４８は負の直流電圧Vo′に
充電されており、その値は一次側の逆並列サイリ
スター素子４２，４３のゲート制御によつて自由
に変化できる。次にまず、時点t₅においてサイリ
スター素子５０をターン・オンすると、コンデン
サー４８の電圧が共振用インダクタンス５２及び
サイリスター素子５０を介してパルス成形用コン
デンサー１６に加えられ、１６の端子電圧υ_cはそ
の容量Coと該インダクタンス５２及びタンクコ
ンデンサー４８の容量Ctとの間の過渡振動によ
つてVo′の２倍に近い負の電圧値Voに充電され、
その直後にサイリスター素子５０は逆電圧が加わ
つてターン・オフするのでυ_cはVoにホールドさ
れる。次に時点t₁において放電用高圧スイツチ素
子としてのサイリスター素子３５をターン・オン
すると放電極には第８図の曲線υ_dに示す如きパル
ス電圧が印加されて、パルス荷電が行われる。こ
のとき電流阻止機構としてのサイリスター素子５
０はすでにターン・オフしているので、続流の発
生は完全に阻止される。その直後の時点t₂におい
てターン・オフ回路３８の働作により放電用高圧
サイリスター素子３５はターン・オフし、コンデ
ンサー１６と放電極７との導通が断たれる。そし
て次の時点t₅において再びコンデンサー１６の充
電がはじまり、以後この働作がくりかえされる。
この実施例では、t₅−t₁−t₂−t₅の一周期を交流
電源の周波数に関係なく自由に選べるので、出力
パルス電圧の周波数を自由に制御でき、またその
波高値電圧はサイリスター４２，４３のゲート信
号の位相制御によつて自由に調節できる。図の５
３はパルス電源出力端子１４，１４′間に挿入さ
れた分圧器で、放電極９の集塵極への火花よりア
ークへの移行による電圧低下をこれに接続のセン
サー５４で検出し、その信号をサイリスター素子
の制御回路３７に入力して放電用サイリスター素
子３５のターン・オンを停止して、アークを消滅
せしめ、その後再び正常働作を続行する。

第９図は第７図の実施例において、サイリスタ
ー素子３５，５０の代りに回転電極が互に直交す
る如く連結された回転火花スイツチ３０，５５を
使用してコンデンサー１６の充電、これのコンデ
ンサー４８からの切りはなし、コンデンサー１６
の放電極９への接続、これからの切りはなしを行
うことにより第７図の実施例とまつたく同一の働
作を行わせるもので、図における１より５２まで
の番号の名稱と機能は第２図及び第７図の同一番
号の要素のそれとまつたく同じである。本例では
回転火花スイツチ５５が電流阻止機構の役目を果
し、５６，５７は回転火花スイツチ５５の固定電
極、５８，５９は回転電極で、６０は両回転火花
スイツチの回転電極を相互に直交する如き位置関
係を保ちつつ同期回転せしめるための連結装置で
ある。この場合、出力パルス電圧の周波数は該回
転電極駆動用の可変速度電動機６１の回転数の制
御により行うことが出来る。本実施例の働作は自
明であるので説明を省略する。本方式も既存の電
気集塵装置用電源をそのまま活用できる。本例
で、該回転火花スイツチ３０と５５は同軸とし、
それぞれの回転電極を同一のシヤフトに90°の電
気角度をもつてとりつけてもよいことは云うまで
もない。また、電気集塵装置の負荷の大きい場合
には、タンクコンデンサー４８と回転火花スイツ
チ５５は共通とし、これにパルス成形用コンデン
サー１６と回転火花スイツチの組合せを多数接続
して分割荷電することも出来る。

第１０図は第９図の実施例において、回転火花
スイツチ５５の代りに本発明の電流阻止機構とし
てインダクタンス要素６２を使用せる実施例で、
これも既存の電気集塵装置の電源を利用しうるも
のである。この場合、可変速度電動機６１に駆動
された回転火花スイツチ３０がオン働作してコン
デンサー１６の充電電圧が放電極９に印加され、
両者が火花により導通状態となつてもインダクタ
ンス６２の作用でコンデンサー１６の充電及び続
流の発生が抑制され、その間に回転火花スイツチ
３０の固定電極２５，２６と回転電極２８，２９
が離隔して、コンデンサー１６と放電極９の導通
が絶たれる。そして、次に該火花スイツチ３０が
オン働作するまでの間にコンデンサー１６はイン
ダクタンス６１を介してタンクコンデンサー４８
より完全に充電され、以下上の働作をくり返す。
この場合、放電極と集塵極間にアーク短絡が生じ
たときはこれによる電圧低下信号が分圧器５３、
センサー５４を介して高圧変圧器１７の一次側の
逆並列サイリスター素子４２，４３の制御回路４
６に入力され、直ちに一次電流を阻止してアーク
の消滅をはかる。次いで、アーク消滅ののち再び
４２，４３が導通を再開する。本実施例にあつて
も出力パルス電圧の値はサイリスター素子４２，
４３のゲートの位相制御で、またその周波数は電
動機６１の回転数で制御することが出来る。

第１１図は、第２図、第４図の実施例におい
て、半波整流器１個を用いる代りにブリツヂ型両
波整流器を分割した形で使用し、これにより該高
圧変圧器１７の巻線に直流成分の電流が流れてそ
の鉄心に偏磁が出現するのを防止したものであ
り、図における１より４６までの要素の名稱と機
能は第２図〜第５図の同一番号の要素と同じであ
る。但し、図示の如く高圧変圧器１７の二次側に
接続されたブリツヂ接続の両波整流器４１′は、
二次巻線１９に接続されていない側の一端６２を
接地し、またその他端は開いて６３，６３′に分
けて２個のパルス電圧成形用コンデンサー１６，
１６′の高圧側端子２３，２３″に接続されてい
る。そしてそれぞれがすでに詳述せる同期回転火
花スイツチ３０ないしサイリスター素子３５等よ
り成る所の放電用高圧スイツチ素子６４，６４′
を介して出力端子１４，１４″に接続され、更に
２個の電気集塵装置集塵室１，１′の放電極９，
９′に接続されている。また、該パルス成形用コ
ンデンサー１６，１６′の接地端子２３′，２３″
は出力端子１４′，１４を介してそれぞれの該
集塵室１，１′の集塵極７，７′に接続されてい
る。整流器４１′を上記の如く分割の上接続する
ことによつて、パルス電圧形成用コンデンサー１
６と１６′は高圧側端子２３，２３″は接地端子２
３′，２３に対して高圧変圧器１７の出力電圧
の負の半周期毎に交互に負に充電され、その充電
電圧は一次側の逆並列サイリスター素子４２，４
３の位相制御により自由に調節できる。さて、１
６が負に充電されたのち、次の交流半周期におい
て該高圧スイツチ素子６４をオン及びオフする時
は、集塵室１のみがパルス荷電されるが、続流の
発生は該整流器４１′の１６に直列につながる整
流素子の電流阻止作用で防止され、またこの交流
半周期には高圧スイツチ素子６４′はオフ状態に
保たれ、１６′が負に充電される。次の交流半周
期には１６が充電されるが６４はオンせず、１
６′に直列につながる整流素子の電流阻止状態の
もとで６４′がオン及びオフして集塵室１′のみが
パルス荷電される。かくて該交流電圧の周波数を
もつて１，１′が交流電圧半周期ごとに交互にパ
ルス荷電されるが、高圧変圧器１７の一次巻線１
８には交流電流が流れてその鉄心の偏磁が防止さ
れるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパルス荷電の働作原理を
示す。第２図は本発明の一実施例を示す図で、第
３図はその働作を示す。第４図は本発明の別の実
施例を示す。第５図は本発明のいま一つの実施例
を示し、第６図はその働作を示す。第７図は本発
明のいま一つの実施例を示し、第８図はその働作
を示す。第９図、第１０図及び第１１図は、それ
ぞれ本発明のいま一つの実施例を示す。図におけ
る主要な要素の名稱は次の通りである。１，１′……電気集塵装置、２……仝上ケーシ
ング、３……含塵ガス入口、４……清浄ガス出
口、５……ホツパー、６……ダスト排出口、７，
７′……集塵極、９，９′……放電極、１２，１
２′……碍管、１３……高圧パルス電源、１４，
１４′，１４″，１４……仝上出力端子、１５，
１５′，２４，２４′，３２，３２′……導線、１
６，１６′……パルス成形用コンデンサー、１７
……高圧変圧器、２０，２０′……仝上一次側入
力端子、２１，２１′……仝上二次側出力端子、
２２……単波整流器、２５，２６，５６，５７…
…固定火花電極、２７……同期電動機、２８，２
９，５８，５９……回転火花電極、３０，５５…
…回転火花スイツチ、３１……位相調整器、３４
……電圧調整器、３５，４２，４３，５０……サ
イリスター、３７，４６……サイリスター制御回
路、３８……サイリスターのターン・オフ回路、
３９，５２，６２……インダクタンス、４１，４
１′……両波整流器、４８……タンクコンデンサ
ー、５３……分圧器、５４……アーク検出器、６
１……電動機、６４，６４′……放電用高圧スイ
ツチ素子。

Claims

【特許請求の範囲】１本体ケーシングと、これに接続された含塵ガ
ス入口、清浄ガス出口及びダスト排出口と、該ケ
ーシング内のガス通路に配設せる接地の集塵極及
びこれと対向して絶縁配設された放電極を有し、
且つ該放電極と該集塵極間に高電圧を印加して放
電極にコロナ放電を行わしめるための高圧電源を
有する所の電気集塵装置において、該高圧電源と
して一端接地のパルス電圧形成用コンデンサー、
これを充電するためその両端に接続せる高圧充電
電源、該コンデンサーの非接地端子と該放電極の
間に介入接続して両者を周期的に短時間導通せし
め、その充電電圧をパルス高電圧として該放電極
と該集塵極の間に印加ののち、直ちに非導通状態
に復帰するための高速オン・オフ機能を具備せる
放電用高圧スイツチ素子より成る所の高圧パルス
電源を使用し、且つ該放電用高圧スイツチ素子の
放電極側端子及び該パルス電圧形成用コンデンサ
ーの接地側端子にそれぞれ接続の該高圧パルス電
源の出力端子を、それぞれ該放電極及び該集塵極
に何等の結合用インターフエースを介することな
く直接接続し、且つ該放電用高圧スイツチ素子の
オン働作後、少くともそのオフ機能が回復するま
でのスイツチ導通期間の間、該充電電源からの出
力電流を阻止してパルス電圧成形用コンデンサー
への充電電流ならびに該放電極への続流電流の発
生を防止すると共に、該放電用高圧スイツチ素子
の非導通期間には上記出力電流阻止機能を解除し
て該パルス電圧成形用コンデンサーの充電を可能
ならしめる所の電流阻止機構を該充電電源に具備
せしめ、これにより該電流阻止機構の電流阻止機
能を働作せしめつつ、その間に、該放電用高圧ス
イツチ素子をオン及びオフせしめて該放電極と該
集塵極間にパルス高電圧を印加し、次いで該電流
阻止機構の電流阻止機能を解除せしめて該パルス
成形用コンデンサーを充電し、以後上の働作を周
期的にくり返して該放電極にパルス的コロナ放電
を周期的に発生せしめ、これにより供給されたイ
オンにより該含塵ガス入口よりガス流と共に両電
極間に進入せるダスト粒子を荷電し、電気力によ
りこれを該集塵極上に捕集の上、下方に剥離落下
せしめて該ダスト排出口より外部に排出し、清浄
ガスを該清浄ガス出口より外部に排出することを
特徴とする所のパルス荷電型電気集塵装置。２該充電電源が交流電源に一次側（低圧側）を
接続し、且つ二次側（高圧側）に整流器を接続せ
る高圧変圧器より成り、該放電用高圧スイツチ素
子が固定電極と該交流電源の周波数に同期して回
転する回転電極より構成せる同期回転火花スイツ
チより成り、且つ該高圧変圧器の二次側電圧の極
性が該整流器の順方向をとる如き交流半周期区間
には該固定電極と該回転電極の距離が充分離隔し
て両者の間に火花を発生せず、またこれと逆の極
性となる交流半周期区間には、両電極の距離が充
分接近して両者の間に火花を発生する如く、該固
定電極に対する該回転電極の回転位相を設定する
ことにより該電流阻止機構を実現せることを特徴
とする所の特許請求範囲１に記載のパルス荷電型
電気集塵装置。３該充電電源が交流電源に一次側（低圧側）を
接続し、且つ二次側（高圧側）に整流器を接続せ
る高圧変圧器より成り、該放電用高圧スイツチ素
子がサイリスタ・スイツチ素子より成り、該高圧
変圧器の二次側電圧の極性が該整流器の順方向を
とる如き交流半周期区間には該サイリスタ・スイ
ツチ素子をターン・オンせしめずオフ状態を保
ち、またこれと逆の極性をとる交流半周期区間に
は該サイリスター素子をターン・オンせしめる如
くそのゲートに供給する信号の供給位相を制御す
ることにより該電流阻止機構を実現せることを特
徴とする所の特許請求範囲１に記載のパルス荷電
型電気集塵装置。４該充電電源がサイリスター素子を介して交流
電源に一次側（低圧側）を接続し、且つ二次側
（高圧側）に整流器を接続せる所の高圧変圧器よ
り成り、該放電用高圧スイツチ素子がサイリス
タ・スイツチ素子より成り、これをオフ状態に保
つてその期間に該一次側サイリスタ素子をター
ン・オンせしめ、該パルス電圧形成用コンデンサ
ーを充電ののち、次に該一次側サイリスタ素子を
オフ状態に保ち、この期間に該サイリスタ・スイ
ツチ素子をターン・オンせしめる如く、各サイリ
スタ素子に供給するゲート信号を制御することに
より、該電流阻止機構を実現せることを特徴とす
る所の特許請求範囲１に記載したパルス荷電型電
気集塵装置。５該充電電源が交流電源に一次側（低圧側）を
接続し、且つ二次側（高圧側）端子間に整流器を
介してタンクコンデンサーを接続せる所の高圧変
圧器より成り、該タンクコンデンサーの一端は該
パルス電圧形成用コンデンサーの接地端に直接接
続し、該タンクコンデンサーの他端は該電流阻止
機構としての充電用スイツチ素子を介して該パル
ス形成用コンデンサーの高圧端に接続し、該放電
用高圧スイツチ素子をオフ状態に保ちつつ、その
間に該充電用スイツチ素子をオンせしめて該パル
ス電圧形成用コンデンサーを充電し、次に該充電
用スイツチ素子をオフせしめて、そのオフ状態の
もとに該放電用スイツチ素子をオンせしめること
により、該充電用スイツチ素子をもつて該電流阻
止機構を実現せることを特徴とする所の特許請求
範囲１に記載のパルス荷電型電気集塵装置。６該放電用高圧スイツチ素子及び該充電用スイ
ツチ素子の双方が、固定電極及び相互に同期して
回転する所の回転電極を備えた回転火花スイツチ
素子であることを特徴とする所の特許請求範囲５
に記載のパルス荷電型電気集塵装置。７該回転火花スイツチ素子の双方の回転電極軸
が相互に機械的に連結されていることを特徴とす
る所の特許請求範囲５に記載のパルス荷電型電気
集塵装置。８該回転火花スイツチの双方の回転電極が共通
の回転軸に装置されていることを特徴とする所の
特許請求範囲５に記載のパルス荷電型電気集塵装
置。９該放電用高圧スイツチ素子及び該充電用スイ
ツチ素子の双方がサイリスター素子であることを
特徴とする所の特許請求範囲５に記載のパルス荷
電型電気集塵装置。１０該電流阻止機構がインダクタンス素子であ
ることを特徴とする所の特許請求範囲１に記載の
パルス荷電型電気集塵装置。１１該整流器がブリツヂ接続の両波整流器であ
り、その一端で該高圧変圧器の二次側と接続しな
い端部を開いて該ブリツヂ接続を２分割の上、
夫々別個のパルス電圧形成用コンデンサーの高圧
端子に接続し、且つ該ブリツヂ接続の両波整流器
の上記端部の対角部の端は上記各コンデンサーの
接地端に接続し、且つ上記各コンデンサーの高圧
端子をそれぞれ交流電圧の半周期毎に交互に、こ
れに接続の整流子片のブロツク時にオン及びオフ
する如き、放電用高圧スイツチ素子を介してそれ
ぞれ別個の電気集塵装置集塵室の放電極に接続す
ることを特徴とする所の特許請求範囲１に記載の
パルス荷電型電気集塵装置。