JPH11276842A - ガス浄化装置 - Google Patents
ガス浄化装置Info
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- JPH11276842A JPH11276842A JP10084552A JP8455298A JPH11276842A JP H11276842 A JPH11276842 A JP H11276842A JP 10084552 A JP10084552 A JP 10084552A JP 8455298 A JP8455298 A JP 8455298A JP H11276842 A JPH11276842 A JP H11276842A
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- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高繰返し,長寿命,高信頼性を実現可能とす
る。 【解決手段】パルス電源は、充電電源により充電される
主コンデンサCoと、閉路することで主コンデンサCo
のエネルギーを次段のコンデンサに移行する少なくとも
1個以上の半導体素子を直列接続して成る半導体スイッ
チSSWと、可飽和リアクトルSR1,SR2の飽和動
作を利用してコンデンサC1,C2のエネルギーをパル
ス圧縮して出力する複数段の磁気パルス圧縮手段MPC
1,MPC2を備えるとともに、固体部品のみで回路を
構成する。パルス電源の出力高電圧パルスは、磁気パル
ス圧縮手段MPC2の最終段可飽和リアクトルSR2の
磁気期間中に発生する低電圧上昇率の特性を持つ高電圧
パルスと、最終段可飽和リアクトルSR2の飽和により
発生する高電圧上昇率の特性を持つ高電圧パルスとを備
えた。
る。 【解決手段】パルス電源は、充電電源により充電される
主コンデンサCoと、閉路することで主コンデンサCo
のエネルギーを次段のコンデンサに移行する少なくとも
1個以上の半導体素子を直列接続して成る半導体スイッ
チSSWと、可飽和リアクトルSR1,SR2の飽和動
作を利用してコンデンサC1,C2のエネルギーをパル
ス圧縮して出力する複数段の磁気パルス圧縮手段MPC
1,MPC2を備えるとともに、固体部品のみで回路を
構成する。パルス電源の出力高電圧パルスは、磁気パル
ス圧縮手段MPC2の最終段可飽和リアクトルSR2の
磁気期間中に発生する低電圧上昇率の特性を持つ高電圧
パルスと、最終段可飽和リアクトルSR2の飽和により
発生する高電圧上昇率の特性を持つ高電圧パルスとを備
えた。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、NOx,ダイオキ
シン類などの有害物質を含む燃焼排ガス、あるいはトリ
クロロエチレン,アルデヒドなど揮発性有機物質(VO
Cs)などの有害物質を含むプロセス排ガス中で、パル
スコロナ放電を発生させることにより、これら有害物質
を分解処理するガス浄化装置に係り、特に高信頼性を実
現し、かつ大容量,高効率のガス浄化を可能にするガス
浄化装置に関する。
シン類などの有害物質を含む燃焼排ガス、あるいはトリ
クロロエチレン,アルデヒドなど揮発性有機物質(VO
Cs)などの有害物質を含むプロセス排ガス中で、パル
スコロナ放電を発生させることにより、これら有害物質
を分解処理するガス浄化装置に係り、特に高信頼性を実
現し、かつ大容量,高効率のガス浄化を可能にするガス
浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、NOx,ダイオキシン類などを含
む燃焼排ガス、あるいはトリクロロエチレン,アルデヒ
ドなど揮発性有機物質(VOCs)などを含むプロセス
排ガス中の有害物質をパルスコロナ放電により分解処理
するガス浄化装置に対する社会的ニーズが高まってい
る。このガス浄化装置においては、排ガスの流路に設け
た電極対の極間に波高値、数10〜数100kVの高電
圧パルスを1μs以下という短いパルス幅で印加するこ
とが、高効率のガス浄化を実現する上で有効である。
む燃焼排ガス、あるいはトリクロロエチレン,アルデヒ
ドなど揮発性有機物質(VOCs)などを含むプロセス
排ガス中の有害物質をパルスコロナ放電により分解処理
するガス浄化装置に対する社会的ニーズが高まってい
る。このガス浄化装置においては、排ガスの流路に設け
た電極対の極間に波高値、数10〜数100kVの高電
圧パルスを1μs以下という短いパルス幅で印加するこ
とが、高効率のガス浄化を実現する上で有効である。
【0003】このような高電圧パルスを発生させるに
は、高電圧,大電流,高速のスイッチが必要であり、そ
のため従来では、特開昭62−289249号(特許番
号第2649340号)公報に記載された発明のように
火花ギャップやサイラトロンなど放電現象を利用したス
イッチを備えたパルス電源が用いられている。このパル
ス電源を用いたガス浄化装置の構成を図15に示す。図
15において、パルス電源は、充電電源10により充電
用リアクトルLcを介して充電されるコンデンサC0
と、閉路することによってコンデンサC0のエネルギー
を放電負荷20に供給する火花ギャップスイッチGSW
とから構成されている。通常、この火花ギャップスイッ
チGSWの火花電圧Vsは、充電電源10の出力電圧V
0よりも低い値になるように設定されている。
は、高電圧,大電流,高速のスイッチが必要であり、そ
のため従来では、特開昭62−289249号(特許番
号第2649340号)公報に記載された発明のように
火花ギャップやサイラトロンなど放電現象を利用したス
イッチを備えたパルス電源が用いられている。このパル
ス電源を用いたガス浄化装置の構成を図15に示す。図
15において、パルス電源は、充電電源10により充電
用リアクトルLcを介して充電されるコンデンサC0
と、閉路することによってコンデンサC0のエネルギー
を放電負荷20に供給する火花ギャップスイッチGSW
とから構成されている。通常、この火花ギャップスイッ
チGSWの火花電圧Vsは、充電電源10の出力電圧V
0よりも低い値になるように設定されている。
【0004】次に、上述した従来のガス浄化装置の作用
について説明する。
について説明する。
【0005】充電電源10により、充電電源10→コン
デンサC0→充電用リアクトルLc→充電電源10の経
路でコンデンサC0が充電され、この充電電圧が火花ギ
ャップスイッチGSWの火花電圧Vsに達すると、火花
ギャップスイッチGSWの極間に火花が発生し、そのス
イッチGSWはオンする。この瞬間、コンデンサC0に
蓄積されたエネルギーがコンデンサC0→火花ギャップ
スイッチGSW→放電負荷20→コンデンサC0の経路
で放電負荷20に供給され、これに伴い放電負荷20に
高電圧パルスが印加される。この時、高電圧パルスのパ
ルス幅twは、コンデンサC0→火花ギャップスイッチ
GSW→放電負荷20→コンデンサC0の経路に存在す
る漂遊インダクタンスをL、放電負荷20の放電開始以
前の等価静電容量をCLとすると、以下の式に示すよう
な関係となる。
デンサC0→充電用リアクトルLc→充電電源10の経
路でコンデンサC0が充電され、この充電電圧が火花ギ
ャップスイッチGSWの火花電圧Vsに達すると、火花
ギャップスイッチGSWの極間に火花が発生し、そのス
イッチGSWはオンする。この瞬間、コンデンサC0に
蓄積されたエネルギーがコンデンサC0→火花ギャップ
スイッチGSW→放電負荷20→コンデンサC0の経路
で放電負荷20に供給され、これに伴い放電負荷20に
高電圧パルスが印加される。この時、高電圧パルスのパ
ルス幅twは、コンデンサC0→火花ギャップスイッチ
GSW→放電負荷20→コンデンサC0の経路に存在す
る漂遊インダクタンスをL、放電負荷20の放電開始以
前の等価静電容量をCLとすると、以下の式に示すよう
な関係となる。
【0006】
【数3】
【数4】
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のガス浄化装置は、非常にシンプルで低価格であると
いうメリットを持つ反面、以下に述べるような課題を有
するため産業用機器として実用化するには不適である。
すなわち、 (1)火花ギャップスイッチGSWの動作に放電現象を
利用しているため、スイッチGSWに使用する放電電極
の摩耗などの劣化を回避することができず、信頼性が低
くかつ短寿命である。その結果、定期的なスイッチGS
Wの交換が必要となり、保守コストが増大する。このデ
メリットは回転火花スイッチなどのトリガ型火花ギャッ
プスイッチやサイラトロンなどの放電管でも同様であ
る。
来のガス浄化装置は、非常にシンプルで低価格であると
いうメリットを持つ反面、以下に述べるような課題を有
するため産業用機器として実用化するには不適である。
すなわち、 (1)火花ギャップスイッチGSWの動作に放電現象を
利用しているため、スイッチGSWに使用する放電電極
の摩耗などの劣化を回避することができず、信頼性が低
くかつ短寿命である。その結果、定期的なスイッチGS
Wの交換が必要となり、保守コストが増大する。このデ
メリットは回転火花スイッチなどのトリガ型火花ギャッ
プスイッチやサイラトロンなどの放電管でも同様であ
る。
【0008】(2)火花ギャップスイッチGSWの許容
繰返し周波数は低く、高々数100pps程度である。
このため、排ガスの処理量が増加すると処理が困難とな
る。また、スイッチ素子としてサイラトロンを用いれ
ば、繰返し周波数、数kppsの運転が可能となるもの
の、このように繰返し周波数を高めるとメンテナンス周
期が短くなるので、これに伴う費用が増大し、また稼働
率も低下するためガス浄化の効率も低下する。
繰返し周波数は低く、高々数100pps程度である。
このため、排ガスの処理量が増加すると処理が困難とな
る。また、スイッチ素子としてサイラトロンを用いれ
ば、繰返し周波数、数kppsの運転が可能となるもの
の、このように繰返し周波数を高めるとメンテナンス周
期が短くなるので、これに伴う費用が増大し、また稼働
率も低下するためガス浄化の効率も低下する。
【0009】また、ガス浄化の効率に係り、以下のデメ
リットを生じる。すなわち、 (3)ガス浄化の効率を高めるには、排ガスの流路に設
けた電極対において、コロナストリーマの発生数を増加
するとともに、発生したコロナストリーマが前記電極対
の極間全体に進展し、しかもこのコロナストリーマがス
パーク放電に移行しないような高電圧パルスが最適であ
る。したがって、コロナストリーマの発生数を増加する
には、高電圧パルスの電圧上昇率(dv/dt)を高め
る、すなわち高速化する必要があり、コロナストリーマ
の極間全体への進展、かつスパーク放電への移行防止を
実現するには、コロナ放電の持続時間をコロナストリー
マが電極対の極間を伝播するのに要する時間と同等にす
る必要がある。この場合、図15に示すようなガス浄化
装置では、コロナ放電の持続時間を調整することが困難
である。
リットを生じる。すなわち、 (3)ガス浄化の効率を高めるには、排ガスの流路に設
けた電極対において、コロナストリーマの発生数を増加
するとともに、発生したコロナストリーマが前記電極対
の極間全体に進展し、しかもこのコロナストリーマがス
パーク放電に移行しないような高電圧パルスが最適であ
る。したがって、コロナストリーマの発生数を増加する
には、高電圧パルスの電圧上昇率(dv/dt)を高め
る、すなわち高速化する必要があり、コロナストリーマ
の極間全体への進展、かつスパーク放電への移行防止を
実現するには、コロナ放電の持続時間をコロナストリー
マが電極対の極間を伝播するのに要する時間と同等にす
る必要がある。この場合、図15に示すようなガス浄化
装置では、コロナ放電の持続時間を調整することが困難
である。
【0010】以上のように、従来のガス浄化装置におい
ては、パルス電源が短寿命、低信頼性であるため、ガス
浄化量が制約されたり、メンテナンス費用の増大、稼働
率の低下を招くという課題があるとともに、ガス浄化に
適した高電圧パルスが得にくいという課題があった。
ては、パルス電源が短寿命、低信頼性であるため、ガス
浄化量が制約されたり、メンテナンス費用の増大、稼働
率の低下を招くという課題があるとともに、ガス浄化に
適した高電圧パルスが得にくいという課題があった。
【0011】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、パルス電源をスイッチ部も含め全固体化するこ
とで、高繰返し,長寿命,高信頼性を実現可能なガス浄
化装置を提供することを目的とする。
もので、パルス電源をスイッチ部も含め全固体化するこ
とで、高繰返し,長寿命,高信頼性を実現可能なガス浄
化装置を提供することを目的とする。
【0012】また、本発明の他の目的は、ガス浄化に適
した高電圧パルスを出力可能なパルス形成線路を付加す
ることで、大容量,高効率のガス浄化を可能にするガス
浄化装置を提供することにある。
した高電圧パルスを出力可能なパルス形成線路を付加す
ることで、大容量,高効率のガス浄化を可能にするガス
浄化装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、まず、請求項1の発明では、有害物質を含む燃焼
排ガスおよびプロセス排ガスのいずれかの流路に設けた
少なくとも1個以上の電極対の極間にパルス電源から高
電圧パルスを印加して前記電極対の極間にコロナ放電を
生じさせ、前記排ガス中の有害物質を分解処理するガス
浄化装置において、前記パルス電源は、充電電源により
充電される主コンデンサと、閉路することで前記主コン
デンサのエネルギーを次段のコンデンサに移行する少な
くとも1個以上の半導体素子を直列接続して成る半導体
スイッチと、可飽和リアクトルおよび前記コンデンサを
有し前記可飽和リアクトルの飽和動作により前記コンデ
ンサのエネルギーをパルス圧縮して出力する磁気パルス
圧縮手段を備えるとともに、固体部品のみで回路を構成
し、前記パルス電源の出力高電圧パルスは、前記磁気パ
ルス圧縮手段の最終段可飽和リアクトルの励磁期間中に
発生する低電圧上昇率の特性を持つ高電圧パルスと、前
記最終段可飽和リアクトルの飽和により発生する高電圧
上昇率の特性を持つ高電圧パルスとを備えたことを特徴
とする。
めに、まず、請求項1の発明では、有害物質を含む燃焼
排ガスおよびプロセス排ガスのいずれかの流路に設けた
少なくとも1個以上の電極対の極間にパルス電源から高
電圧パルスを印加して前記電極対の極間にコロナ放電を
生じさせ、前記排ガス中の有害物質を分解処理するガス
浄化装置において、前記パルス電源は、充電電源により
充電される主コンデンサと、閉路することで前記主コン
デンサのエネルギーを次段のコンデンサに移行する少な
くとも1個以上の半導体素子を直列接続して成る半導体
スイッチと、可飽和リアクトルおよび前記コンデンサを
有し前記可飽和リアクトルの飽和動作により前記コンデ
ンサのエネルギーをパルス圧縮して出力する磁気パルス
圧縮手段を備えるとともに、固体部品のみで回路を構成
し、前記パルス電源の出力高電圧パルスは、前記磁気パ
ルス圧縮手段の最終段可飽和リアクトルの励磁期間中に
発生する低電圧上昇率の特性を持つ高電圧パルスと、前
記最終段可飽和リアクトルの飽和により発生する高電圧
上昇率の特性を持つ高電圧パルスとを備えたことを特徴
とする。
【0014】また、請求項2の発明では、請求項1記載
のガス浄化装置において、入力パルス電圧を昇圧するパ
ルストランスを設けたことを特徴とする。
のガス浄化装置において、入力パルス電圧を昇圧するパ
ルストランスを設けたことを特徴とする。
【0015】したがって、請求項1および2の発明のガ
ス浄化装置においては、そのパルス電源のスイッチ部を
含めた構成部品全てを固体化することにより、長寿命,
高信頼性のガス浄化装置を得ることができるとともに、
kpps級の運転が可能となるため大容量のガス浄化が
可能なガス浄化装置を得ることができる。
ス浄化装置においては、そのパルス電源のスイッチ部を
含めた構成部品全てを固体化することにより、長寿命,
高信頼性のガス浄化装置を得ることができるとともに、
kpps級の運転が可能となるため大容量のガス浄化が
可能なガス浄化装置を得ることができる。
【0016】また、磁気パルス圧縮手段の最終段可飽和
リアクトルの励磁期間に発生する漏れ電流を電極対の極
間電圧増加に積極的に利用することで、パルス電源の効
率を向上させるとともに、コロナ放電への注入エネルギ
ーを増大させることができるため、高効率のガス浄化装
置を得ることができる。
リアクトルの励磁期間に発生する漏れ電流を電極対の極
間電圧増加に積極的に利用することで、パルス電源の効
率を向上させるとともに、コロナ放電への注入エネルギ
ーを増大させることができるため、高効率のガス浄化装
置を得ることができる。
【0017】さらに、請求項3の発明では、請求項1ま
たは2記載のガス浄化装置において、前記パルス電源の
構成要素である最終段可飽和リアクトルと前記電極対と
の間に、前記パルス電源の最終段のコンデンサよりも大
きな静電容量を持つカップリングコンデンサを設け、か
つこのカップリングコンデンサの電極対側に、前記カッ
プリングコンデンサと前記電極対の極との間に常時直流
電圧を印加する直流電源を接続したことを特徴とする。
たは2記載のガス浄化装置において、前記パルス電源の
構成要素である最終段可飽和リアクトルと前記電極対と
の間に、前記パルス電源の最終段のコンデンサよりも大
きな静電容量を持つカップリングコンデンサを設け、か
つこのカップリングコンデンサの電極対側に、前記カッ
プリングコンデンサと前記電極対の極との間に常時直流
電圧を印加する直流電源を接続したことを特徴とする。
【0018】したがって、請求項3の発明のガス浄化装
置においては、パルス電源からの出力高電圧パルスを直
流電圧に重畳して電極対の極間に印加できるため、パル
ス電源からの出力高電圧パルスの波高値を減少すること
ができ、よってパルス電源の小型化,低コスト化を図っ
たガス浄化装置を得ることができる。
置においては、パルス電源からの出力高電圧パルスを直
流電圧に重畳して電極対の極間に印加できるため、パル
ス電源からの出力高電圧パルスの波高値を減少すること
ができ、よってパルス電源の小型化,低コスト化を図っ
たガス浄化装置を得ることができる。
【0019】一方、上記請求項1ないし請求項3の発明
のガス浄化装置においては、磁気パルス圧縮手段の最終
段可飽和リアクトルの励磁期間中に発生する漏れ電流を
積極的に利用して電極対の極間電圧を上昇させるが、こ
の上昇電圧がコロナ放電開始電圧以上になると不要な放
電を発生させ、ガス浄化の効率を著しく低下させる可能
性がある。
のガス浄化装置においては、磁気パルス圧縮手段の最終
段可飽和リアクトルの励磁期間中に発生する漏れ電流を
積極的に利用して電極対の極間電圧を上昇させるが、こ
の上昇電圧がコロナ放電開始電圧以上になると不要な放
電を発生させ、ガス浄化の効率を著しく低下させる可能
性がある。
【0020】このため、全固体化したパルス電源を用い
たガス浄化装置においては、この電極対の極間電圧の上
昇を不要な放電が発生しない最大の電圧にコントロール
することがガス浄化の安定化,高効率化を実現する上で
重要になる。これを実現する手段として、まず、請求項
4の発明では、請求項1または2記載のガス浄化装置に
おいて、パルス電源の出力と並列に、磁気パルス圧縮手
段の出力段の可飽和リアクトルの非飽和時インダクタン
スに比べて小さく、かつ飽和時インダクタンスに比べて
大きなインダクタンス値を持つリアクトルと抵抗とから
成る直列回路を接続して成る。
たガス浄化装置においては、この電極対の極間電圧の上
昇を不要な放電が発生しない最大の電圧にコントロール
することがガス浄化の安定化,高効率化を実現する上で
重要になる。これを実現する手段として、まず、請求項
4の発明では、請求項1または2記載のガス浄化装置に
おいて、パルス電源の出力と並列に、磁気パルス圧縮手
段の出力段の可飽和リアクトルの非飽和時インダクタン
スに比べて小さく、かつ飽和時インダクタンスに比べて
大きなインダクタンス値を持つリアクトルと抵抗とから
成る直列回路を接続して成る。
【0021】また、請求項5の発明では、請求項1また
は2記載のガス浄化装置において、パルス電源の出力と
並列に、ターンオフ機能を有する第2の半導体スイッチ
を接続して成る。
は2記載のガス浄化装置において、パルス電源の出力と
並列に、ターンオフ機能を有する第2の半導体スイッチ
を接続して成る。
【0022】さらに、請求項6の発明では、請求項1ま
たは2記載のガス浄化装置において、パルス電源の出力
と並列に、2次巻線を有するトランスを接続し、このト
ランスの2次巻線にターンオフ機能を有する第2の半導
体スイッチを直列接続して成る。
たは2記載のガス浄化装置において、パルス電源の出力
と並列に、2次巻線を有するトランスを接続し、このト
ランスの2次巻線にターンオフ機能を有する第2の半導
体スイッチを直列接続して成る。
【0023】したがって、請求項4ないし請求項6の発
明のガス浄化装置においては、パルス電源の出力と並列
に接続した上記回路によって、磁気パルス圧縮手段の最
終段可飽和リアクトルの励磁期間中に発生する漏れ電流
の電極対側への過度の流れ込みをコントロールすること
ができるため、不要な放電の発生を抑制でき、ガス浄化
の安定化,高効率化を実現するガス浄化装置を得ること
ができる。
明のガス浄化装置においては、パルス電源の出力と並列
に接続した上記回路によって、磁気パルス圧縮手段の最
終段可飽和リアクトルの励磁期間中に発生する漏れ電流
の電極対側への過度の流れ込みをコントロールすること
ができるため、不要な放電の発生を抑制でき、ガス浄化
の安定化,高効率化を実現するガス浄化装置を得ること
ができる。
【0024】一方、請求項7の発明では、請求項1ない
し3のいずれかに記載のガス浄化装置において、パルス
電源の出力およびカップリングコンデンサのいずれか一
方と電極対との間に、伝搬時間τを下記の数式5の値と
したパルス形成線路を設けている。
し3のいずれかに記載のガス浄化装置において、パルス
電源の出力およびカップリングコンデンサのいずれか一
方と電極対との間に、伝搬時間τを下記の数式5の値と
したパルス形成線路を設けている。
【0025】
【数5】
【0026】また、請求項8の発明では、請求項7記載
のガス浄化装置において、パルス形成線路を同軸ケーブ
ルで構成している。
のガス浄化装置において、パルス形成線路を同軸ケーブ
ルで構成している。
【0027】さらに、請求項9の発明では、請求項7記
載のガス浄化装置において、パルス形成線路をコンデン
サとリアクトルから成るLC回路を複数段直列接続した
構成した梯子型回路としている。
載のガス浄化装置において、パルス形成線路をコンデン
サとリアクトルから成るLC回路を複数段直列接続した
構成した梯子型回路としている。
【0028】さらにまた、請求項10の発明では、請求
項7記載のガス浄化装置において、パルス形成線路を絶
縁媒体が封入された同軸円筒状の外部導体と、この外部
導体の中心軸に配置された高圧導体とで構成している。
項7記載のガス浄化装置において、パルス形成線路を絶
縁媒体が封入された同軸円筒状の外部導体と、この外部
導体の中心軸に配置された高圧導体とで構成している。
【0029】また、請求項11の発明では、請求項10
記載のガス浄化装置において、絶縁媒体を絶縁油,パー
フロロカーボン液および6弗化硫黄ガスから選択される
一種としている。
記載のガス浄化装置において、絶縁媒体を絶縁油,パー
フロロカーボン液および6弗化硫黄ガスから選択される
一種としている。
【0030】さらに、請求項12の発明では、請求項7
記載のガス浄化装置において、パルス形成線路の1線路
あたりの特性インピーダンスをZo、前記パルス形成線
路の並列線路数をnc、電極対の1対あたりのコロナ放
電インピーダンスをZL、前記電極対の並列数をnLと
すると、それぞれの値を下記の数式6の関係にしてい
る。
記載のガス浄化装置において、パルス形成線路の1線路
あたりの特性インピーダンスをZo、前記パルス形成線
路の並列線路数をnc、電極対の1対あたりのコロナ放
電インピーダンスをZL、前記電極対の並列数をnLと
すると、それぞれの値を下記の数式6の関係にしてい
る。
【0031】
【数6】
【0032】したがって、請求項7ないし請求項12の
ガス浄化装置においては、パルス電源の出力あるいはカ
ップリングコンデンサと電極対との間にパルス形成線路
を接続したことにより、ガス浄化に適した高電圧パルス
を出力できるため、大容量,高効率のガス浄化を可能に
するガス浄化装置を得ることができる。
ガス浄化装置においては、パルス電源の出力あるいはカ
ップリングコンデンサと電極対との間にパルス形成線路
を接続したことにより、ガス浄化に適した高電圧パルス
を出力できるため、大容量,高効率のガス浄化を可能に
するガス浄化装置を得ることができる。
【0033】さらに、請求項12の発明のガス浄化装置
においては、パルス形成線路の特性インピーダンスを電
極対のコロナ放電インピーダンスと整合させることによ
り、放電負荷へのエネルギー注入効率を高めることがで
きるため、高効率のガス浄化を可能にするガス浄化装置
を得ることが可能になる。
においては、パルス形成線路の特性インピーダンスを電
極対のコロナ放電インピーダンスと整合させることによ
り、放電負荷へのエネルギー注入効率を高めることがで
きるため、高効率のガス浄化を可能にするガス浄化装置
を得ることが可能になる。
【0034】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する (第1実施形態:請求項1対応)図1は本発明に係るガ
ス浄化装置の第1実施形態を示す回路図である。なお、
図15と同一部分には同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
図面を参照して説明する (第1実施形態:請求項1対応)図1は本発明に係るガ
ス浄化装置の第1実施形態を示す回路図である。なお、
図15と同一部分には同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【0035】本実施形態のガス浄化装置は、NOx,ダ
イオキシン類などの有害物質を含む燃焼排ガス、あるい
はトリクロロエチレン,アルデヒドなど揮発性有機物質
(VOCs)などの有害物質を含むプロセス排ガスの流
路に放電負荷20が設置され、この放電負荷20は少な
くとも1個以上の電極対の極を有し、この極間にパルス
電源から高電圧パルスを印加して前記電極対の極間にコ
ロナ放電を生じさせ、前記排ガス中の有害物質の分解処
理を行うものである。
イオキシン類などの有害物質を含む燃焼排ガス、あるい
はトリクロロエチレン,アルデヒドなど揮発性有機物質
(VOCs)などの有害物質を含むプロセス排ガスの流
路に放電負荷20が設置され、この放電負荷20は少な
くとも1個以上の電極対の極を有し、この極間にパルス
電源から高電圧パルスを印加して前記電極対の極間にコ
ロナ放電を生じさせ、前記排ガス中の有害物質の分解処
理を行うものである。
【0036】また、本実施形態のガス浄化装置は、図1
に示すように充電電源10により充電される主コンデン
サC0と、閉路することで主コンデンサC0のエネルギ
ーを次のコンデンサC1に移行する少なくとも1個以上
の半導体素子を直列接続して成る半導体スイッチSSW
と、第1の可飽和リアクトルSR1とコンデンサC1と
からなり、第1の可飽和リアクトルSR1の飽和動作に
よりコンデンサC1のエネルギーをパルス圧縮して出力
する第1の磁気パルス圧縮回路MPC1と、この第1の
磁気パルス圧縮回路MPC1と同様に第2の可飽和リア
クトルSR2とコンデンサC2とで構成した第2の磁気
パルス圧縮回路MPC2とからパルス電源回路を構成
し、このパルス電源回路から放電負荷20へ高電圧パル
スが印加される。そして、上記パルス電源回路は、スイ
ッチ部を含め固体部品のみから構成されている。
に示すように充電電源10により充電される主コンデン
サC0と、閉路することで主コンデンサC0のエネルギ
ーを次のコンデンサC1に移行する少なくとも1個以上
の半導体素子を直列接続して成る半導体スイッチSSW
と、第1の可飽和リアクトルSR1とコンデンサC1と
からなり、第1の可飽和リアクトルSR1の飽和動作に
よりコンデンサC1のエネルギーをパルス圧縮して出力
する第1の磁気パルス圧縮回路MPC1と、この第1の
磁気パルス圧縮回路MPC1と同様に第2の可飽和リア
クトルSR2とコンデンサC2とで構成した第2の磁気
パルス圧縮回路MPC2とからパルス電源回路を構成
し、このパルス電源回路から放電負荷20へ高電圧パル
スが印加される。そして、上記パルス電源回路は、スイ
ッチ部を含め固体部品のみから構成されている。
【0037】放電負荷20への出力高電圧パルスは、最
終段である第2の可飽和リアクトルSR2の励磁期間中
に発生する電圧上昇率(dv/dt)が0.2kV/n
s以下の低速部分と、第2の可飽和リアクトルSR2が
飽和することにより発生する電圧上昇率(dv/dt)
が1kV/ns以上の高速部分とから成るように回路定
数が設定されている。
終段である第2の可飽和リアクトルSR2の励磁期間中
に発生する電圧上昇率(dv/dt)が0.2kV/n
s以下の低速部分と、第2の可飽和リアクトルSR2が
飽和することにより発生する電圧上昇率(dv/dt)
が1kV/ns以上の高速部分とから成るように回路定
数が設定されている。
【0038】次に、以上のように構成した本実施形態の
ガス浄化装置の動作について、図2に示す各部電圧波形
図および図3(A),(B)に示す放電負荷20の電圧
波形図,電流波形図を用いて説明する。
ガス浄化装置の動作について、図2に示す各部電圧波形
図および図3(A),(B)に示す放電負荷20の電圧
波形図,電流波形図を用いて説明する。
【0039】主コンデンサC0へのエネルギー充電は、
充電電源10→主コンデンサC0→充電リアクトルLc
→充電電源10の経路により行われる。半導体スイッチ
SSWの投入によって、主コンデンサC0のエネルギー
は主コンデンサC0→半導体スイッチSSW→コンデン
サC1→主コンデンサC0の経路でコンデンサC1に移
行する。この時、第1の可飽和リアクトルSR1は非飽
和の状態であり、このインダクタンスは上記経路の回路
インダクタンスよりも十分に大きいため、コンデンサC
2に流れ込むエネルギーは第1の可飽和リアクトルSR
1のコアの特性で決まる漏れ電流に起因する量のみとな
る。この量は主回路のエネルギーに比べ十分に小さく、
コンデンサC1とコンデンサC2は同等であるためコン
デンサC2の電圧はほとんど上昇しない。
充電電源10→主コンデンサC0→充電リアクトルLc
→充電電源10の経路により行われる。半導体スイッチ
SSWの投入によって、主コンデンサC0のエネルギー
は主コンデンサC0→半導体スイッチSSW→コンデン
サC1→主コンデンサC0の経路でコンデンサC1に移
行する。この時、第1の可飽和リアクトルSR1は非飽
和の状態であり、このインダクタンスは上記経路の回路
インダクタンスよりも十分に大きいため、コンデンサC
2に流れ込むエネルギーは第1の可飽和リアクトルSR
1のコアの特性で決まる漏れ電流に起因する量のみとな
る。この量は主回路のエネルギーに比べ十分に小さく、
コンデンサC1とコンデンサC2は同等であるためコン
デンサC2の電圧はほとんど上昇しない。
【0040】コンデンサC1の電圧は、全て第1の可飽
和リアクトルSR1の端子間に印加され励磁されるが、
この第1の可飽和リアクトルSR1は、図2に示すよう
に主コンデンサC0のエネルギーがコンデンサC1に全
て移行した時点、すなわちコンデンサC1の電圧がピー
クに達した時点で飽和するように設計されている。
和リアクトルSR1の端子間に印加され励磁されるが、
この第1の可飽和リアクトルSR1は、図2に示すよう
に主コンデンサC0のエネルギーがコンデンサC1に全
て移行した時点、すなわちコンデンサC1の電圧がピー
クに達した時点で飽和するように設計されている。
【0041】第1の可飽和リアクトルSR1が飽和する
と、そのインダクタンスは激減するため、コンデンサC
1のエネルギーはコンデンサC1→第1の可飽和リアク
トルSR1→コンデンサC2→コンデンサC1の経路で
コンデンサC2に移行する。この時、コンデンサC1、
コンデンサC2および第1の可飽和リアクトルSR1か
ら成る閉回路における共振周波数が、主コンデンサC
0、コンデンサC1および半導体スイッチSSWから成
る閉回路における共振周波数よりも高くなるように設計
されているため、パルス幅の圧縮と電流の増倍効果が得
られる。
と、そのインダクタンスは激減するため、コンデンサC
1のエネルギーはコンデンサC1→第1の可飽和リアク
トルSR1→コンデンサC2→コンデンサC1の経路で
コンデンサC2に移行する。この時、コンデンサC1、
コンデンサC2および第1の可飽和リアクトルSR1か
ら成る閉回路における共振周波数が、主コンデンサC
0、コンデンサC1および半導体スイッチSSWから成
る閉回路における共振周波数よりも高くなるように設計
されているため、パルス幅の圧縮と電流の増倍効果が得
られる。
【0042】この期間、第2の可飽和リアクトルSR2
が励磁されるため、第1の可飽和リアクトルSR1と同
様に、このリーク電流に相当する量のエネルギーがコン
デンサC2→第2の可飽和リアクトルSR2→放電負荷
20→コンデンサC2の経路で放電負荷20に流れ込
む。
が励磁されるため、第1の可飽和リアクトルSR1と同
様に、このリーク電流に相当する量のエネルギーがコン
デンサC2→第2の可飽和リアクトルSR2→放電負荷
20→コンデンサC2の経路で放電負荷20に流れ込
む。
【0043】この放電負荷20はコロナ放電が発生しな
い間は単なる容量負荷と考えてよく、この静電容量はコ
ンデンサC2の値よりも1桁程度小さいため、ピーキン
グ効果を伴い図3に示すように放電負荷20に低dv/
dtの特性を持つ高電圧パルスが印加される。このリー
ク電流による放電負荷20の電圧は、コロナ放電が発生
しない最大の電圧以下になるようにする必要がある。
い間は単なる容量負荷と考えてよく、この静電容量はコ
ンデンサC2の値よりも1桁程度小さいため、ピーキン
グ効果を伴い図3に示すように放電負荷20に低dv/
dtの特性を持つ高電圧パルスが印加される。このリー
ク電流による放電負荷20の電圧は、コロナ放電が発生
しない最大の電圧以下になるようにする必要がある。
【0044】そして、コンデンサC2の電圧がピークに
達すると、第2の可飽和リアクトルSR2が飽和し、パ
ルス圧縮され高dv/dtの特性を持つ高電圧パルスが
前述の第2の可飽和リアクトルSR2のリーク電流によ
る低dV/dtの特性を持つ高電圧パルスに加えて放電
負荷20に印加される。この放電負荷20の電圧がコロ
ナ放電開始電圧以上になると、コロナ放電が発生しエネ
ルギーが放電負荷20に注入され、排ガス中の有害物質
を分解処理する。
達すると、第2の可飽和リアクトルSR2が飽和し、パ
ルス圧縮され高dv/dtの特性を持つ高電圧パルスが
前述の第2の可飽和リアクトルSR2のリーク電流によ
る低dV/dtの特性を持つ高電圧パルスに加えて放電
負荷20に印加される。この放電負荷20の電圧がコロ
ナ放電開始電圧以上になると、コロナ放電が発生しエネ
ルギーが放電負荷20に注入され、排ガス中の有害物質
を分解処理する。
【0045】第2の可飽和リアクトルSR2のリーク電
流による電圧上昇は、直流バイアスとは異なり、低いな
がらもdv/dtを持つため、この期間のコロナ放電開
始電圧は直流電圧印加条件よりも高くなり、この分だけ
パルス電源の高dv/dt化された電圧波高値が低減さ
れるという効果をもたらす。図4は、実験により見出さ
れたNOx,ダイオキシン類の分解率と電圧上昇率dv
/dtとの関係を示す図である。これらをみると明らか
なように、90%以上の分解率を得るためには、第2の
可飽和リアクトルSR2の飽和によって放電負荷20に
印加される高dv/dtの特性を持つ高電圧パルスを1
kV/ns以上にすることがガス浄化の高分解処理率を
保持する上で有効であることがわかる。
流による電圧上昇は、直流バイアスとは異なり、低いな
がらもdv/dtを持つため、この期間のコロナ放電開
始電圧は直流電圧印加条件よりも高くなり、この分だけ
パルス電源の高dv/dt化された電圧波高値が低減さ
れるという効果をもたらす。図4は、実験により見出さ
れたNOx,ダイオキシン類の分解率と電圧上昇率dv
/dtとの関係を示す図である。これらをみると明らか
なように、90%以上の分解率を得るためには、第2の
可飽和リアクトルSR2の飽和によって放電負荷20に
印加される高dv/dtの特性を持つ高電圧パルスを1
kV/ns以上にすることがガス浄化の高分解処理率を
保持する上で有効であることがわかる。
【0046】このように本実施形態のガス浄化装置によ
れば、パルス電源をスイッチ部を含め固体部品のみで回
路を構成したので、長寿命,高信頼性のガス浄化装置を
得ることができるとともに、kpps級の運転が可能と
なるため大容量の排ガス処理が可能なガス浄化装置を得
ることができる。
れば、パルス電源をスイッチ部を含め固体部品のみで回
路を構成したので、長寿命,高信頼性のガス浄化装置を
得ることができるとともに、kpps級の運転が可能と
なるため大容量の排ガス処理が可能なガス浄化装置を得
ることができる。
【0047】また、第2の可飽和リアクトルSR2のリ
ーク電流に起因する漏れエネルギーを積極的に利用する
ことで、放電負荷20には、低dv/dtの高電圧パル
ス印加で放電負荷20の電圧をコロナ放電が発生しない
最大の電圧にまで上昇させ、さらに第2の可飽和リアク
トルSR2の飽和により1kV/ns以上の高dv/d
tの特性を持つ高電圧パルスが印加されるため、パルス
電源の供給エネルギーを最大限に活用でき、かつ高効率
のガス浄化が可能なガス浄化装置を得ることができる。
ーク電流に起因する漏れエネルギーを積極的に利用する
ことで、放電負荷20には、低dv/dtの高電圧パル
ス印加で放電負荷20の電圧をコロナ放電が発生しない
最大の電圧にまで上昇させ、さらに第2の可飽和リアク
トルSR2の飽和により1kV/ns以上の高dv/d
tの特性を持つ高電圧パルスが印加されるため、パルス
電源の供給エネルギーを最大限に活用でき、かつ高効率
のガス浄化が可能なガス浄化装置を得ることができる。
【0048】さらにまた、第2の可飽和リアクトルSR
2のリーク電流により低dv/dtの特性を持つ高電圧
パルスを放電負荷20に印加させることができるため、
パルス電源の高dv/dt化された電圧波高値を低減で
き、小型,低コストのガス浄化装置を得ることが可能に
なる。
2のリーク電流により低dv/dtの特性を持つ高電圧
パルスを放電負荷20に印加させることができるため、
パルス電源の高dv/dt化された電圧波高値を低減で
き、小型,低コストのガス浄化装置を得ることが可能に
なる。
【0049】(第2実施形態:請求項2に対応)図5は
本発明に係るガス浄化装置の第2実施形態を示す回路図
である。なお、前記第1実施形態と同一部分には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につ
いてのみ述べる。以下の実施形態も同様である。
本発明に係るガス浄化装置の第2実施形態を示す回路図
である。なお、前記第1実施形態と同一部分には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につ
いてのみ述べる。以下の実施形態も同様である。
【0050】本実施形態のガス浄化装置は、図5に示す
ように充電電源10により充填される主コンデンサC0
と、閉路することで主コンデンサC0のエネルギーを次
のコンデンサC1に移行する複数個の半導体素子を直列
接続して成る半導体スイッチSSWと、第1の可飽和リ
アクトルSR1の飽和動作によりコンデンサC1のエネ
ルギーをパルス圧縮して出力する第1の磁気パルス圧縮
回路MPC1と、入力パルス電圧を昇圧するパルストラ
ンスPTと、第1の磁気パルス圧縮回路MPC1と同様
に第2の可飽和リアクトルSR2およびコンデンサC2
を有する第2の磁気パルス圧縮回路MPC2とからパル
ス電源回路を構成し、このパルス電源回路から放電負荷
20への高電圧パルスが印加される。
ように充電電源10により充填される主コンデンサC0
と、閉路することで主コンデンサC0のエネルギーを次
のコンデンサC1に移行する複数個の半導体素子を直列
接続して成る半導体スイッチSSWと、第1の可飽和リ
アクトルSR1の飽和動作によりコンデンサC1のエネ
ルギーをパルス圧縮して出力する第1の磁気パルス圧縮
回路MPC1と、入力パルス電圧を昇圧するパルストラ
ンスPTと、第1の磁気パルス圧縮回路MPC1と同様
に第2の可飽和リアクトルSR2およびコンデンサC2
を有する第2の磁気パルス圧縮回路MPC2とからパル
ス電源回路を構成し、このパルス電源回路から放電負荷
20への高電圧パルスが印加される。
【0051】放電負荷20への出力高電圧パルスは、第
2の可飽和リアクトルSR2の励磁期間中に発生する電
圧上昇率(dv/dt)が0.2kV/ns以下の低速
部分と、第2の可飽和リアクトルSR2が飽和すること
により発生する電圧上昇率(dv/dt)が1kV/n
s以上の高速部分とから成るように回路定数が設定され
ている。
2の可飽和リアクトルSR2の励磁期間中に発生する電
圧上昇率(dv/dt)が0.2kV/ns以下の低速
部分と、第2の可飽和リアクトルSR2が飽和すること
により発生する電圧上昇率(dv/dt)が1kV/n
s以上の高速部分とから成るように回路定数が設定され
ている。
【0052】以上のように構成した本実施形態のガス浄
化装置の動作は以下の通りである。
化装置の動作は以下の通りである。
【0053】主コンデンサC0へのエネルギー充電は、
充電電源10→主コンデンサC0→第1の可飽和リアク
トルSR1→パルストランスPTの1次側巻線→充電電
源10の経路により行われる。半導体スイッチSSWの
投入から第1の可飽和リアクトルSR1が飽和するまで
の動作は前述した第1実施形態の場合と同様である。第
1の可飽和リアクトルSR1が飽和することにより、コ
ンデンサC1のエネルギーはコンデンサC1→第1の可
飽和リアクトルSR1→パルストランスPT→コンデン
サC2→パルストランスPT→コンデンサC1の経路で
コンデンサC2に移行する。この時、前記第1実施形態
の場合と同様にパルス幅が圧縮されるものの、パルスト
ランスPTが挿入されているため、電圧の増倍効果が伴
い、その分電流の増倍効果は犠牲にされる。以後、第2
の可飽和リアクトルSR2が励磁,飽和し、放電負荷2
0に高電圧パルスが印加される動作は前記第1実施形態
と同様である。
充電電源10→主コンデンサC0→第1の可飽和リアク
トルSR1→パルストランスPTの1次側巻線→充電電
源10の経路により行われる。半導体スイッチSSWの
投入から第1の可飽和リアクトルSR1が飽和するまで
の動作は前述した第1実施形態の場合と同様である。第
1の可飽和リアクトルSR1が飽和することにより、コ
ンデンサC1のエネルギーはコンデンサC1→第1の可
飽和リアクトルSR1→パルストランスPT→コンデン
サC2→パルストランスPT→コンデンサC1の経路で
コンデンサC2に移行する。この時、前記第1実施形態
の場合と同様にパルス幅が圧縮されるものの、パルスト
ランスPTが挿入されているため、電圧の増倍効果が伴
い、その分電流の増倍効果は犠牲にされる。以後、第2
の可飽和リアクトルSR2が励磁,飽和し、放電負荷2
0に高電圧パルスが印加される動作は前記第1実施形態
と同様である。
【0054】このように本実施形態のガス浄化装置によ
れば、前記第1実施形態に、パルス電圧を昇圧する機能
を有したパルストランスPTを挿入することで、パルス
トランスPTの1次側の電圧を低減することができるた
め、充電電源10の出力電圧、半導体スイッチSSWの
定格電圧、コンデンサC0,C1の電圧定格、第1の可
飽和リアクトルSR1の動作電圧を低減できるという効
果をもたらす。そして、長寿命,高信頼性,高効率のガ
ス浄化装置を得ることができるとともに、kpps級の
運転が可能となるため、大容量の排ガス処理が可能なガ
ス浄化装置を得ることができることは前述の第1実施形
態の場合と同様である。
れば、前記第1実施形態に、パルス電圧を昇圧する機能
を有したパルストランスPTを挿入することで、パルス
トランスPTの1次側の電圧を低減することができるた
め、充電電源10の出力電圧、半導体スイッチSSWの
定格電圧、コンデンサC0,C1の電圧定格、第1の可
飽和リアクトルSR1の動作電圧を低減できるという効
果をもたらす。そして、長寿命,高信頼性,高効率のガ
ス浄化装置を得ることができるとともに、kpps級の
運転が可能となるため、大容量の排ガス処理が可能なガ
ス浄化装置を得ることができることは前述の第1実施形
態の場合と同様である。
【0055】(第3実施形態:請求項3に対応)図6は
本発明に係るガス浄化装置の第3実施形態を示す回路図
である。
本発明に係るガス浄化装置の第3実施形態を示す回路図
である。
【0056】本実施形態のガス浄化装置は、図6に示す
ように前記第1および第2実施形態において、第2の可
飽和リアクトルSR2と放電負荷20との間に、コンデ
ンサC2よりも十分大きな(1桁以上)静電容量を有し
たカップリングコンデンサCcを挿入し、さらにこのコ
ンデンサCcの放電負荷側にリアクトルLchgを介し
て直流電源11を接続した構成としている。この直流電
源11により常時コンデンサCcおよび放電負荷20に
直流電圧を印加しておき、この直流電圧に重畳してパル
ス電源からの高電圧パルスを印加する。このパルス電源
の動作は、前記第1および第2実施形態の場合と同様で
ある。
ように前記第1および第2実施形態において、第2の可
飽和リアクトルSR2と放電負荷20との間に、コンデ
ンサC2よりも十分大きな(1桁以上)静電容量を有し
たカップリングコンデンサCcを挿入し、さらにこのコ
ンデンサCcの放電負荷側にリアクトルLchgを介し
て直流電源11を接続した構成としている。この直流電
源11により常時コンデンサCcおよび放電負荷20に
直流電圧を印加しておき、この直流電圧に重畳してパル
ス電源からの高電圧パルスを印加する。このパルス電源
の動作は、前記第1および第2実施形態の場合と同様で
ある。
【0057】このように、本実施形態のガス浄化装置に
よれば、前記第1および第2実施形態に、放電負荷20
に常時直流電圧を印加するためのコンデンサCcおよび
直流電源11を付加することで、パルス電源の電圧を低
減することができるため、パルス電源の小型,低コスト
化、さらに高効率化を実現したガス浄化装置を得ること
が可能になる。
よれば、前記第1および第2実施形態に、放電負荷20
に常時直流電圧を印加するためのコンデンサCcおよび
直流電源11を付加することで、パルス電源の電圧を低
減することができるため、パルス電源の小型,低コスト
化、さらに高効率化を実現したガス浄化装置を得ること
が可能になる。
【0058】上述した第1、第2および第3実施形態に
おいては、第2の可飽和リアクトルSR2の励磁期間中
に発生する漏れ電流を有効に利用して放電負荷20に低
dv/dtの特性を持つ高電圧パルスを印加するが、こ
の放電負荷20の電圧がコロナ放電開始電圧以上になる
と不要な放電を発生させ、ガス浄化の効率を著しく低下
させる可能性がある。このため、以下、第4から第6実
施形態によるガス浄化装置が有効である。
おいては、第2の可飽和リアクトルSR2の励磁期間中
に発生する漏れ電流を有効に利用して放電負荷20に低
dv/dtの特性を持つ高電圧パルスを印加するが、こ
の放電負荷20の電圧がコロナ放電開始電圧以上になる
と不要な放電を発生させ、ガス浄化の効率を著しく低下
させる可能性がある。このため、以下、第4から第6実
施形態によるガス浄化装置が有効である。
【0059】(第4実施形態:請求項4に対応)図7は
本発明に係るガス浄化装置の第4実施形態を示す回路図
である。
本発明に係るガス浄化装置の第4実施形態を示す回路図
である。
【0060】本実施形態のガス浄化装置は、図7に示す
ように図1における第2の磁気パルス圧縮回路MPC2
の出力と並列に、第2の可飽和リアクトルSR2の非飽
和時インダクタンスに比べて十分小さく、かつ飽和時イ
ンダクタンスに比べて十分大きなインダクタンス値を持
つリアクトルLGと抵抗RGとから成る直列回路を接続
した構成としている。
ように図1における第2の磁気パルス圧縮回路MPC2
の出力と並列に、第2の可飽和リアクトルSR2の非飽
和時インダクタンスに比べて十分小さく、かつ飽和時イ
ンダクタンスに比べて十分大きなインダクタンス値を持
つリアクトルLGと抵抗RGとから成る直列回路を接続
した構成としている。
【0061】以上のように構成した本実施形態のガス浄
化装置の動作について、図8(A),(B)に示す電圧
波形図,電流波形図を用いて説明する。
化装置の動作について、図8(A),(B)に示す電圧
波形図,電流波形図を用いて説明する。
【0062】図8(A),(B)において、第1の可飽
和リアクトルSR1が飽和するまでの動作は、前記第1
実施形態の場合と同様である。第1の可飽和リアクトル
SR1が飽和すると、コンデンサC1のエネルギーがコ
ンデンサC2に移行し、このとき放電負荷20の極間に
は、上記リアクトルLGと抵抗RGとから成る直列回路
が並列に接続されているため、第2の可飽和リアクトル
SR2のリーク電流は、コンデンサC2→第2の可飽和
リアクトルSR2→リアクトルLG→抵抗RG→コンデ
ンサC2の経路と、コンデンサC2→第2の可飽和リア
クトルSR2→放電負荷20→コンデンサC2との経路
に分流される。リアクトルLG、抵抗RGの値を最適に
設定してリアクトルLGおよび抵抗RGに分流する量を
コントロールすることで、低dv/dtの特性を持つ高
電圧パルス印加中、コロナ放電が発生しない範囲に抑制
することができる。
和リアクトルSR1が飽和するまでの動作は、前記第1
実施形態の場合と同様である。第1の可飽和リアクトル
SR1が飽和すると、コンデンサC1のエネルギーがコ
ンデンサC2に移行し、このとき放電負荷20の極間に
は、上記リアクトルLGと抵抗RGとから成る直列回路
が並列に接続されているため、第2の可飽和リアクトル
SR2のリーク電流は、コンデンサC2→第2の可飽和
リアクトルSR2→リアクトルLG→抵抗RG→コンデ
ンサC2の経路と、コンデンサC2→第2の可飽和リア
クトルSR2→放電負荷20→コンデンサC2との経路
に分流される。リアクトルLG、抵抗RGの値を最適に
設定してリアクトルLGおよび抵抗RGに分流する量を
コントロールすることで、低dv/dtの特性を持つ高
電圧パルス印加中、コロナ放電が発生しない範囲に抑制
することができる。
【0063】その後、第2の可飽和リアクトルSR2が
飽和すると、高dv/dtの特性を持つ高電圧パルスが
放電負荷20に印加されるが、この過程では、リアクト
ルLGの値は第2の可飽和リアクトルSR2の飽和時イ
ンダクタンスよりも十分大きいため、コンデンサC2→
第2の可飽和リアクトルSR2→リアクトルLG→抵抗
RG→コンデンサC2の経路で流れる電流は非常に小さ
い。
飽和すると、高dv/dtの特性を持つ高電圧パルスが
放電負荷20に印加されるが、この過程では、リアクト
ルLGの値は第2の可飽和リアクトルSR2の飽和時イ
ンダクタンスよりも十分大きいため、コンデンサC2→
第2の可飽和リアクトルSR2→リアクトルLG→抵抗
RG→コンデンサC2の経路で流れる電流は非常に小さ
い。
【0064】このように本実施形態のガス浄化装置によ
れば、第2の磁気パルス圧縮回路MPC2の出力と並列
に、第2の可飽和リアクトルSR2の非飽和時インダク
タンスに比べて十分小さく、かつ飽和時インダクタンス
に比べて十分大きなインダクタンス値を持つリアクトル
LGと抵抗RGとから成る直列回路を接続したので、上
記第2の可飽和リアクトルSR2のリーク電流に起因す
る低dv/dtの特性を持つ高電圧パルスの過度な上昇
を抑制でき、高安定,高効率のガス浄化を可能にするガ
ス浄化装置を得ることができる。
れば、第2の磁気パルス圧縮回路MPC2の出力と並列
に、第2の可飽和リアクトルSR2の非飽和時インダク
タンスに比べて十分小さく、かつ飽和時インダクタンス
に比べて十分大きなインダクタンス値を持つリアクトル
LGと抵抗RGとから成る直列回路を接続したので、上
記第2の可飽和リアクトルSR2のリーク電流に起因す
る低dv/dtの特性を持つ高電圧パルスの過度な上昇
を抑制でき、高安定,高効率のガス浄化を可能にするガ
ス浄化装置を得ることができる。
【0065】(第5実施形態:請求項5に対応)図9は
本発明に係るガス浄化装置の第5実施形態を示す回路図
である。
本発明に係るガス浄化装置の第5実施形態を示す回路図
である。
【0066】本実施形態のガス浄化装置は、図9に示す
ように図1における第2の磁気パルス圧縮回路MPC2
の出力と並列に、ターンオフ機能を有する第2の半導体
スイッチSSW2を接続した構成としている。
ように図1における第2の磁気パルス圧縮回路MPC2
の出力と並列に、ターンオフ機能を有する第2の半導体
スイッチSSW2を接続した構成としている。
【0067】以上のように構成した本実施形態のガス浄
化装置の動作について説明する。
化装置の動作について説明する。
【0068】図9において、第1の可飽和リアクトルS
R1が飽和するまでの動作は、前記第1実施形態の場合
と同様である。第1の可飽和リアクトルSR1が飽和す
ると、コンデンサC1のエネルギーがコンデンサC2に
移行するが、このとき上記第2の半導体スイッチSSW
2はオフ状態にあるため、第2の可飽和リアクトルSR
2のリーク電流は、コンデンサC2→第2の可飽和リア
クトルSR2→放電負荷20→コンデンサC2の経路で
放電負荷20に流れ込む。これにより、低dv/dtの
特性を持つ高電圧パルスが放電負荷20に印加されるこ
とは、前記第1実施形態の場合と同様である。
R1が飽和するまでの動作は、前記第1実施形態の場合
と同様である。第1の可飽和リアクトルSR1が飽和す
ると、コンデンサC1のエネルギーがコンデンサC2に
移行するが、このとき上記第2の半導体スイッチSSW
2はオフ状態にあるため、第2の可飽和リアクトルSR
2のリーク電流は、コンデンサC2→第2の可飽和リア
クトルSR2→放電負荷20→コンデンサC2の経路で
放電負荷20に流れ込む。これにより、低dv/dtの
特性を持つ高電圧パルスが放電負荷20に印加されるこ
とは、前記第1実施形態の場合と同様である。
【0069】第2の半導体スイッチSSW2は、第2の
可飽和リアクトルSR2のリーク電流による低dv/d
tの特性を持つ高電圧パルス値がコロナ放電開始電圧に
達する以前に動作する。このとき、第2の半導体スイッ
チSSW2をオンさせ、上記第2の可飽和リアクトルS
R2のリーク電流をコンデンサC2→第2の可飽和リア
クトルSR2→第2の半導体スイッチSSW2→コンデ
ンサC2の経路で流し、リーク電流の放電負荷20への
流れ込みを阻止する。
可飽和リアクトルSR2のリーク電流による低dv/d
tの特性を持つ高電圧パルス値がコロナ放電開始電圧に
達する以前に動作する。このとき、第2の半導体スイッ
チSSW2をオンさせ、上記第2の可飽和リアクトルS
R2のリーク電流をコンデンサC2→第2の可飽和リア
クトルSR2→第2の半導体スイッチSSW2→コンデ
ンサC2の経路で流し、リーク電流の放電負荷20への
流れ込みを阻止する。
【0070】この結果、低dv/dtの特性を持つ高電
圧パルスが抑制され、低dv/dtの特性を持つ高電圧
パルス部での不要な放電は阻止される。その後、第2の
可飽和リアクトルSR2が飽和するものの、これと同時
に第2の半導体スイッチSSW2はオフする。これによ
り、コンデンサC2のエネルギーの全てを放電負荷20
に注入することが可能になる。
圧パルスが抑制され、低dv/dtの特性を持つ高電圧
パルス部での不要な放電は阻止される。その後、第2の
可飽和リアクトルSR2が飽和するものの、これと同時
に第2の半導体スイッチSSW2はオフする。これによ
り、コンデンサC2のエネルギーの全てを放電負荷20
に注入することが可能になる。
【0071】このように本実施形態のガス浄化装置によ
れば、第2の磁気パルス圧縮回路MPC2の出力と並列
に、ターンオフ機能を有する第2の半導体スイッチSS
W2を接続したので、上記第2の可飽和リアクトルSR
2のリーク電流に起因する低dv/dtの特性を持つ高
電圧パルスの過度な上昇をなくすることができ、高安
定,高効率のガス浄化を可能にするガス浄化装置を得る
ことができる。
れば、第2の磁気パルス圧縮回路MPC2の出力と並列
に、ターンオフ機能を有する第2の半導体スイッチSS
W2を接続したので、上記第2の可飽和リアクトルSR
2のリーク電流に起因する低dv/dtの特性を持つ高
電圧パルスの過度な上昇をなくすることができ、高安
定,高効率のガス浄化を可能にするガス浄化装置を得る
ことができる。
【0072】(第6実施形態:請求項6に対応)図10
は本発明に係るガス浄化装置の第6実施形態を示す回路
図である。
は本発明に係るガス浄化装置の第6実施形態を示す回路
図である。
【0073】本実施形態のガス浄化装置は、図10に示
すように図1における第2の磁気パルス圧縮回路MPC
2の出力と並列に、2次巻線を有するトランスTRを接
続し、このトランスTRの2次巻線にターンオフ機能を
有する第2の半導体スイッチSSW2を直列接続した構
成としている。
すように図1における第2の磁気パルス圧縮回路MPC
2の出力と並列に、2次巻線を有するトランスTRを接
続し、このトランスTRの2次巻線にターンオフ機能を
有する第2の半導体スイッチSSW2を直列接続した構
成としている。
【0074】以上のように構成した本実施形態のガス浄
化装置の動作は、前記第5実施形態の場合と同様である
ので、その説明を省略する。
化装置の動作は、前記第5実施形態の場合と同様である
ので、その説明を省略する。
【0075】このように本実施形態のガス浄化装置によ
れば、第2の磁気パルス圧縮回路MPC2の出力と並列
に、2次巻線を有するトランスTRを接続し、このトラ
ンスTRの2次巻線にターンオフ機能を有する第2の半
導体スイッチSSW2を直列接続したので、前記第5実
施形態に比べ第2の半導体スイッチSSW2の電圧定格
を低減することができ、装置の小型化,低価格化を図る
ことが可能になる。
れば、第2の磁気パルス圧縮回路MPC2の出力と並列
に、2次巻線を有するトランスTRを接続し、このトラ
ンスTRの2次巻線にターンオフ機能を有する第2の半
導体スイッチSSW2を直列接続したので、前記第5実
施形態に比べ第2の半導体スイッチSSW2の電圧定格
を低減することができ、装置の小型化,低価格化を図る
ことが可能になる。
【0076】また、第2の可飽和リアクトルSR2のリ
ーク電流に起因する低dv/dtの特性を持つ高電圧パ
ルスの過度な上昇をなくすことができ、高安定,高効率
のガス浄化を可能にするガス浄化装置を得ることができ
ることは、前記第5実施形態の場合と同様である。
ーク電流に起因する低dv/dtの特性を持つ高電圧パ
ルスの過度な上昇をなくすことができ、高安定,高効率
のガス浄化を可能にするガス浄化装置を得ることができ
ることは、前記第5実施形態の場合と同様である。
【0077】(第7実施形態:請求項7〜請求項12に
対応)パルスコロナ放電を利用したガス浄化装置では、
負荷である電極対1本あたりに発生するコロナストリー
マの数をいかに増加できるか、加えてコロナ放電ストリ
ーマを電極対の極間全体、すなわち排ガス全体に進展さ
せ得るかが処理効率を高める上で重要なポイントとな
る。前者に対しては電極間に印加する高電圧パルスの電
圧上昇率dv/dtを高めればよく、後者に対してはコ
ロナ放電持続時間をコロナ放電ストリーマが排ガス全体
に行き渡る時間に近付ければよいことがわかっている。
対応)パルスコロナ放電を利用したガス浄化装置では、
負荷である電極対1本あたりに発生するコロナストリー
マの数をいかに増加できるか、加えてコロナ放電ストリ
ーマを電極対の極間全体、すなわち排ガス全体に進展さ
せ得るかが処理効率を高める上で重要なポイントとな
る。前者に対しては電極間に印加する高電圧パルスの電
圧上昇率dv/dtを高めればよく、後者に対してはコ
ロナ放電持続時間をコロナ放電ストリーマが排ガス全体
に行き渡る時間に近付ければよいことがわかっている。
【0078】特に、高電圧パルスのパルス幅において
は、コロナ放電ストリーマが極間を短絡すると、それ以
上はガス浄化に寄与しないため、長いパルス幅では無駄
が多くなり、装置としてのエネルギー効率が悪くなる。
第7実施形態におけるガス浄化装置は、上述の要求を実
現するための手段である。
は、コロナ放電ストリーマが極間を短絡すると、それ以
上はガス浄化に寄与しないため、長いパルス幅では無駄
が多くなり、装置としてのエネルギー効率が悪くなる。
第7実施形態におけるガス浄化装置は、上述の要求を実
現するための手段である。
【0079】図11は本発明に係るガス浄化装置の第7
実施形態を示す回路図である。
実施形態を示す回路図である。
【0080】本実施形態のガス浄化装置は、図11に示
すように図1における第2の磁気パルス圧縮回路MPC
2の出力と放電負荷20との間に、伝搬時間τを下記の
数式7の値としたパルス形成線路PFNを挿入した構成
としている。
すように図1における第2の磁気パルス圧縮回路MPC
2の出力と放電負荷20との間に、伝搬時間τを下記の
数式7の値としたパルス形成線路PFNを挿入した構成
としている。
【0081】
【数7】
【0082】以上のように構成した本実施形態のガス浄
化装置の動作について説明する。
化装置の動作について説明する。
【0083】図11において、第2の可飽和リアクトル
SR2が飽和するまで動作は前記第1実施形態の場合と
同様である。パルス形成線路PFNに入力された高電圧
パルスは、パルス形成線路PFNの特性で決まる伝搬時
間τを経た後に放電負荷20に印加される。通常、パル
ス形成線路PFNの特性インピーダンスZoに比べ放電
負荷20のインピーダンス(放電前のサージインピーダ
ンス)が大きいため、印加された高電圧パルスと同一極
性に反射される。この反射波は、さらにパルス形成線路
PFNと電源出力との接続点で反射される。
SR2が飽和するまで動作は前記第1実施形態の場合と
同様である。パルス形成線路PFNに入力された高電圧
パルスは、パルス形成線路PFNの特性で決まる伝搬時
間τを経た後に放電負荷20に印加される。通常、パル
ス形成線路PFNの特性インピーダンスZoに比べ放電
負荷20のインピーダンス(放電前のサージインピーダ
ンス)が大きいため、印加された高電圧パルスと同一極
性に反射される。この反射波は、さらにパルス形成線路
PFNと電源出力との接続点で反射される。
【0084】通常、電源の出力インピーダンスはパルス
形成線路PFNの特性インピーダンスZoに比べ小さい
ため、今度は逆極性波として反射され、この反射波が往
復した時間2τ後、再び放電負荷20に印加される。こ
れにより、放電負荷20の電圧は放電維持電圧以下に急
速に低減され、この結果コロナ放電が消滅する。このよ
うに、パルス形成線路PFNを用いれば、所定のコロナ
放電持続時間を得ることが可能になる。
形成線路PFNの特性インピーダンスZoに比べ小さい
ため、今度は逆極性波として反射され、この反射波が往
復した時間2τ後、再び放電負荷20に印加される。こ
れにより、放電負荷20の電圧は放電維持電圧以下に急
速に低減され、この結果コロナ放電が消滅する。このよ
うに、パルス形成線路PFNを用いれば、所定のコロナ
放電持続時間を得ることが可能になる。
【0085】次に、パルス形成線路PFNの伝搬時間τ
は下式のように、電極対の極間をコロナ放電ストリーマ
が短絡するまでの時間(これは、極間を渡りきる電子の
ほぼ走行時間)と同等、あるいはそれ以下に設定するこ
とが望ましい。
は下式のように、電極対の極間をコロナ放電ストリーマ
が短絡するまでの時間(これは、極間を渡りきる電子の
ほぼ走行時間)と同等、あるいはそれ以下に設定するこ
とが望ましい。
【0086】
【数8】
【0087】電子の移動速度は、電界Eと気圧pの比、
すなわちE/pに依存することがわかっており、例えば
図12に示すような関係にあることが実験により明らか
にされている。電極対の極間を進展するコロナ放電スト
リーマ先端の空間電界Eは時々刻々と変化するものの、
近年のシミュレーション技術の進歩により、この値を推
測することはさほど難しくなく、図12に示した関係か
ら電極対の極間における電子の移動速度veavgを求める
ことは可能である。
すなわちE/pに依存することがわかっており、例えば
図12に示すような関係にあることが実験により明らか
にされている。電極対の極間を進展するコロナ放電スト
リーマ先端の空間電界Eは時々刻々と変化するものの、
近年のシミュレーション技術の進歩により、この値を推
測することはさほど難しくなく、図12に示した関係か
ら電極対の極間における電子の移動速度veavgを求める
ことは可能である。
【0088】図13はパルス形成線路PFNとして同軸
ケーブルを用いた例を示す回路図である。ただし、同軸
ケーブル15を用いた場合、例えばコロナ放電の持続時
間を100nsに設定したい場合、約10mのケーブル
長が必要になり、その引き回しは困難となる。
ケーブルを用いた例を示す回路図である。ただし、同軸
ケーブル15を用いた場合、例えばコロナ放電の持続時
間を100nsに設定したい場合、約10mのケーブル
長が必要になり、その引き回しは困難となる。
【0089】この問題を解決する手段として、図14
は、基本コンデンサCnと基本リアクトルLnから成る
LC回路を複数段直列接続した梯子型回路でパルス形成
線路PFNを構成した例を示す回路図である。この回路
を用いれば、基本コンデンサCnあるいは基本リアクト
ルLnの値を変化させることで、パルス形成線路PFN
の特性(特性インピーダンスZoや伝搬時間τ)を自在
に設定することができる。
は、基本コンデンサCnと基本リアクトルLnから成る
LC回路を複数段直列接続した梯子型回路でパルス形成
線路PFNを構成した例を示す回路図である。この回路
を用いれば、基本コンデンサCnあるいは基本リアクト
ルLnの値を変化させることで、パルス形成線路PFN
の特性(特性インピーダンスZoや伝搬時間τ)を自在
に設定することができる。
【0090】また、他の方法として、パルス形成線路P
FNを、絶縁媒体が封入された同軸円筒状の外部導体
と、この外部導体の中心軸に配置された高圧導体とで構
成することも考えられる。この場合、外部導体と中心軸
に配置された高圧導体の距離あるいは線路の長さを変え
ることで、パルス形成線路PFNの特性を変化させるこ
とができる。上記絶縁媒体としては、絶縁・冷却媒体と
して使用できるものであればいかなるものでもよいが、
特に、絶縁油,パーフロロカーボン液あるいは6弗化硫
黄ガスが好適である。
FNを、絶縁媒体が封入された同軸円筒状の外部導体
と、この外部導体の中心軸に配置された高圧導体とで構
成することも考えられる。この場合、外部導体と中心軸
に配置された高圧導体の距離あるいは線路の長さを変え
ることで、パルス形成線路PFNの特性を変化させるこ
とができる。上記絶縁媒体としては、絶縁・冷却媒体と
して使用できるものであればいかなるものでもよいが、
特に、絶縁油,パーフロロカーボン液あるいは6弗化硫
黄ガスが好適である。
【0091】さらに、放電負荷20へのエネルギーの注
入を最大にし、ガス浄化の効率を向上するには、上記パ
ルス形成線路PFNと放電負荷20の放電インピーダン
スをマッチングさせることが望ましい。これを実現する
ため、下式のような関係でパルス形成線路PFNの並列
数と放電負荷20を構成する電極対の並列数をそれぞれ
決定するとよい。すなわち、パルス形成線路PFNの1
線路あたりの特性インピーダンスをZo、その並列線路
数をnc、放電負荷20を構成する電極対の1対あたり
の放電インピーダンスをZL、その並列数をnLとする
と、
入を最大にし、ガス浄化の効率を向上するには、上記パ
ルス形成線路PFNと放電負荷20の放電インピーダン
スをマッチングさせることが望ましい。これを実現する
ため、下式のような関係でパルス形成線路PFNの並列
数と放電負荷20を構成する電極対の並列数をそれぞれ
決定するとよい。すなわち、パルス形成線路PFNの1
線路あたりの特性インピーダンスをZo、その並列線路
数をnc、放電負荷20を構成する電極対の1対あたり
の放電インピーダンスをZL、その並列数をnLとする
と、
【数9】
【0092】このように本実施形態のガス浄化装置によ
れば、第2の磁気パルス圧縮回路MPC2と放電負荷2
0との間にパルス形成線路PFNを接続することによ
り、ガス浄化に適した高電圧パルスを出力できるため、
大容量,高効率のガス浄化を可能にするガス浄化装置を
得ることができる。
れば、第2の磁気パルス圧縮回路MPC2と放電負荷2
0との間にパルス形成線路PFNを接続することによ
り、ガス浄化に適した高電圧パルスを出力できるため、
大容量,高効率のガス浄化を可能にするガス浄化装置を
得ることができる。
【0093】さらに、上記パルス形成線路PFNのトー
タルの特性インピーダンスと放電負荷20のトータルの
放電インピーダンスとを整合させることにより、放電負
荷20へのエネルギー注入効率を高めることができるた
め、高効率のガス浄化を可能にするガス浄化装置を得る
ことが可能になる。
タルの特性インピーダンスと放電負荷20のトータルの
放電インピーダンスとを整合させることにより、放電負
荷20へのエネルギー注入効率を高めることができるた
め、高効率のガス浄化を可能にするガス浄化装置を得る
ことが可能になる。
【0094】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし請
求項3の発明によれば、有害物質を含む燃焼排ガスおよ
びプロセス排ガスのいずれかの流路に設けた少なくとも
1個以上の電極対の極間に高電圧パルスを印加して電極
対の極間にコロナ放電を生じさせ、排ガス中の有害物質
を分解処理するガス浄化装置において、パルス電源をス
イッチ部を含め固体部品のみで回路を構成したので、長
寿命,高信頼性のガス浄化装置を得ることができるとと
もに、kpps級の運転が可能となるため大容量の排ガ
ス処理が可能なガス浄化装置を提供できる。
求項3の発明によれば、有害物質を含む燃焼排ガスおよ
びプロセス排ガスのいずれかの流路に設けた少なくとも
1個以上の電極対の極間に高電圧パルスを印加して電極
対の極間にコロナ放電を生じさせ、排ガス中の有害物質
を分解処理するガス浄化装置において、パルス電源をス
イッチ部を含め固体部品のみで回路を構成したので、長
寿命,高信頼性のガス浄化装置を得ることができるとと
もに、kpps級の運転が可能となるため大容量の排ガ
ス処理が可能なガス浄化装置を提供できる。
【0095】また、パルス電源の磁気パルス圧縮手段の
最終段可飽和リアクトルのリーク電流を積極的に利用し
て電圧上昇率の特性を持つ高電圧パルスと、最終段可飽
和リアクトルの飽和による高電圧上昇率の特性を持つ高
電圧パルスを放電負荷に印加できるため、パルス電源の
エネルギーを最大に活用した高効率のガス浄化装置を提
供できる。
最終段可飽和リアクトルのリーク電流を積極的に利用し
て電圧上昇率の特性を持つ高電圧パルスと、最終段可飽
和リアクトルの飽和による高電圧上昇率の特性を持つ高
電圧パルスを放電負荷に印加できるため、パルス電源の
エネルギーを最大に活用した高効率のガス浄化装置を提
供できる。
【0096】特に、請求項2の発明によれば、パルス電
圧を昇圧する機能を有したパルストランスを挿入するこ
とで、パルストランスの1次側の電圧を低減することが
できるため、充電電源の出力電圧、半導体スイッチの定
格電圧、コンデンサの電圧定格、第1の可飽和リアクト
ルの動作電圧を低減できる。
圧を昇圧する機能を有したパルストランスを挿入するこ
とで、パルストランスの1次側の電圧を低減することが
できるため、充電電源の出力電圧、半導体スイッチの定
格電圧、コンデンサの電圧定格、第1の可飽和リアクト
ルの動作電圧を低減できる。
【0097】さらに、請求項3の発明によれば、パルス
電源全体の電圧を低減できるため、これによってパルス
電源の小型化,低価格化を実現したガス浄化装置を提供
できる。
電源全体の電圧を低減できるため、これによってパルス
電源の小型化,低価格化を実現したガス浄化装置を提供
できる。
【0098】一方、請求項4、請求項5および請求項6
の発明によれば、請求項1または請求項2記載のガス浄
化装置において、パルス電源の出力と並列に、磁気パル
ス圧縮手段の出力段可飽和リアクトルのリーク電流に起
因する低電圧上昇率の特性を持つ高電圧パルスの過度な
上昇を抑制する回路を接続したので、不要な放電の発生
によるガス浄化の効率低下を抑えることが可能な高安
定、高効率のガス浄化を可能にするガス浄化装置を提供
できる。
の発明によれば、請求項1または請求項2記載のガス浄
化装置において、パルス電源の出力と並列に、磁気パル
ス圧縮手段の出力段可飽和リアクトルのリーク電流に起
因する低電圧上昇率の特性を持つ高電圧パルスの過度な
上昇を抑制する回路を接続したので、不要な放電の発生
によるガス浄化の効率低下を抑えることが可能な高安
定、高効率のガス浄化を可能にするガス浄化装置を提供
できる。
【0099】また、請求項7ないし請求項12の発明に
よれば、パルス電源の出力側と放電負荷側の間にパルス
形成線路を接続したことにより、ガス浄化に適した高電
圧パルスを出力でるきため、大容量,高効率のガス浄化
を可能にするガス浄化装置を提供できる。
よれば、パルス電源の出力側と放電負荷側の間にパルス
形成線路を接続したことにより、ガス浄化に適した高電
圧パルスを出力でるきため、大容量,高効率のガス浄化
を可能にするガス浄化装置を提供できる。
【0100】特に、請求項12の発明によれば、パルス
形成線路のトータルの特性インピータンスと放電負荷の
トータルの放電インピーダンスとを整合させることによ
り、放電負荷へのエネルギー注入効率を高めることがで
きるため、高効率のガス浄化を可能にするガス浄化装置
を提供できる。
形成線路のトータルの特性インピータンスと放電負荷の
トータルの放電インピーダンスとを整合させることによ
り、放電負荷へのエネルギー注入効率を高めることがで
きるため、高効率のガス浄化を可能にするガス浄化装置
を提供できる。
【図1】本発明に係るガス浄化装置の第1実施形態を示
す回路図。
す回路図。
【図2】同第1実施形態のガス浄化装置における動作を
説明するための各部電圧波形図。
説明するための各部電圧波形図。
【図3】(A),(B)は同第1実施形態のガス浄化装
置における動作を説明するための負荷電圧波形図,負荷
電流波形図。
置における動作を説明するための負荷電圧波形図,負荷
電流波形図。
【図4】実験により見出されたNOxやダイオキシン類
の分解率と電圧上昇率dv/dとの関係を示す図。
の分解率と電圧上昇率dv/dとの関係を示す図。
【図5】本発明に係るガス浄化装置の第2実施形態を示
す回路図。
す回路図。
【図6】本発明に係るガス浄化装置の第3実施形態を示
す回路図。
す回路図。
【図7】本発明に係るガス浄化装置の第4実施形態を示
す回路図。
す回路図。
【図8】(A),(B)は第4実施形態のガス浄化装置
における動作を説明するための電圧波形図,電流波形
図。
における動作を説明するための電圧波形図,電流波形
図。
【図9】本発明に係るガス浄化装置の第5実施形態を示
す回路図。
す回路図。
【図10】本発明に係るガス浄化装置の第6実施形態を
示す回路図。
示す回路図。
【図11】本発明に係るガス浄化装置の第7実施形態を
示す回路図。
示す回路図。
【図12】電子の移動速度とE/pとの関係を示す図。
【図13】第7実施形態のガス浄化装置の他の構成例を
示す回路図。
示す回路図。
【図14】第7実施形態のガス浄化装置のさらに他の構
成例を示す回路図。
成例を示す回路図。
【図15】従来のガス浄化装置の構成例を示す回路図。
10 充電電源 11 直流電源 15 同軸ケーブル 20 放電負荷 C0 主コンデンサ C1,C2 コンデンサ Cc カップリングコンデンサ Lc 充電用リアクトル SSW 半導体スイッチ SR1,SR2 可飽和リアクトル MPC1,MPC2 磁気パルス圧縮回路 PFN パルス形成線路 PT パルストランス TR トランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F01N 3/08
Claims (12)
- 【請求項1】 有害物質を含む燃焼排ガスおよびプロセ
ス排ガスのいずれかの流路に設けた少なくとも1個以上
の電極対の極間にパルス電源から高電圧パルスを印加し
て前記電極対の極間にコロナ放電を生じさせ、前記排ガ
ス中の有害物質を分解処理するガス浄化装置において、
前記パルス電源は、充電電源により充電される主コンデ
ンサと、閉路することで前記主コンデンサのエネルギー
を次段のコンデンサに移行する少なくとも1個以上の半
導体素子を直列接続して成る半導体スイッチと、可飽和
リアクトルおよび前記コンデンサを有し前記可飽和リア
クトルの飽和動作により前記コンデンサのエネルギーを
パルス圧縮して出力する複数段の磁気パルス圧縮手段と
を備えるとともに、固体部品のみで回路を構成し、前記
パルス電源の出力高電圧パルスは、前記磁気パルス圧縮
手段の最終段可飽和リアクトルの励磁期間中に発生する
低電圧上昇率の特性を持つ高電圧パルスと、前記最終段
可飽和リアクトルの飽和により発生する高電圧上昇率の
特性を持つ高電圧パルスとを備えたことを特徴とするガ
ス浄化装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のガス浄化装置において、
入力パルス電圧を昇圧するパルストランスを設けたこと
を特徴とするガス浄化装置。 - 【請求項3】 請求項1または2記載のガス浄化装置に
おいて、前記パルス電源の構成要素である最終段可飽和
リアクトルと前記電極対との間に、前記パルス電源の最
終段のコンデンサよりも大きな静電容量を持つカップリ
ングコンデンサを設け、かつこのカップリングコンデン
サの電極対側に、前記カップリングコンデンサと前記電
極対の極との間に常時直流電圧を印加する直流電源を接
続したことを特徴とするガス浄化装置。 - 【請求項4】 請求項1または2記載のガス浄化装置に
おいて、前記パルス電源の構成要素である磁気パルス圧
縮手段と並列に、前記磁気パルス圧縮手段の最終段可飽
和リアクトルの非飽和時インダクタンスに比べて小さ
く、かつ飽和時インダクタンスに比べて大きなインダク
タンス値を持つリアクトルと抵抗とから成る直列回路を
接続したことを特徴とするガス浄化装置。 - 【請求項5】 請求項1または2記載のガス浄化装置に
おいて、前記パルス電源の構成要素である磁気パルス圧
縮手段と並列に、ターンオフ機能を有する第2の半導体
スイッチを接続したことを特徴とするガス浄化装置。 - 【請求項6】 請求項1または2記載のガス浄化装置に
おいて、前記パルス電源の構成要素である磁気パルス圧
縮手段と並列に、2次巻線を有するトランスを接続し、
このトランスの2次巻線にターンオフ機能を有する第2
の半導体スイッチを直列接続したことを特徴とするガス
浄化装置。 - 【請求項7】 請求項1ないし3のいずれかに記載のガ
ス浄化装置において、前記パルス電源の出力および前記
カップリングコンデンサのいずれか一方と前記電極対と
の間にパルス形成線路を設け、このパルス形成線路の伝
搬時間τが下記の数式1の関係にあることを特徴とする
ガス浄化装置。 【数1】 - 【請求項8】 請求項7記載のガス浄化装置において、
前記パルス形成線路が同軸ケーブルであることを特徴と
するガス浄化装置。 - 【請求項9】 請求項7記載のガス浄化装置において、
前記パルス形成線路が、コンデンサとリアクトルから成
るLC回路を複数段直列接続して構成した梯子型回路で
あることを特徴とするガス浄化装置。 - 【請求項10】 請求項7記載のガス浄化装置におい
て、前記パルス形成線路が、絶縁媒体が封入された同軸
円筒状の外部導体と、この外部導体の中心軸に配置され
た高圧導体とで構成されたことを特徴とするガス浄化装
置。 - 【請求項11】 請求項10記載のガス浄化装置におい
て、前記絶縁媒体が絶縁油,パーフロロカーボン液およ
び6弗化硫黄ガスから選択される一種であることを特徴
とするガス浄化装置。 - 【請求項12】 請求項7記載のガス浄化装置におい
て、前記パルス形成線路の1線路あたりの特性インピー
ダンスをZo、前記パルス形成線路の並列線路数をn
c、前記電極対の1対あたりのコロナ放電インピーダン
スをZL、前記電極対の並列数をnLとすると、それぞ
れの値が下記の数式2の関係にあることを特徴とするガ
ス浄化装置。 【数2】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10084552A JPH11276842A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10084552A JPH11276842A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | ガス浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11276842A true JPH11276842A (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=13833819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10084552A Pending JPH11276842A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11276842A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1297338C (zh) * | 2004-12-31 | 2007-01-31 | 西安交通大学 | 引入磁场的室内空气净化方法 |
| JP2007326051A (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Toshiba Corp | 放電式ガス処理装置およびそのガス処理方法 |
| JP5745858B2 (ja) * | 2008-12-27 | 2015-07-08 | 隆男 浪平 | パルス放電発生方法 |
-
1998
- 1998-03-30 JP JP10084552A patent/JPH11276842A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1297338C (zh) * | 2004-12-31 | 2007-01-31 | 西安交通大学 | 引入磁场的室内空气净化方法 |
| JP2007326051A (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Toshiba Corp | 放電式ガス処理装置およびそのガス処理方法 |
| JP5745858B2 (ja) * | 2008-12-27 | 2015-07-08 | 隆男 浪平 | パルス放電発生方法 |
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|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040702 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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