(57)【要約】【課題】従来放電電極と対向電極の間に流れる放電電流を制限するためには、放電電流を検出する回路、検出した放電電流と設定電流を比較判定する回路、検出電流と設定電流を比較判定した後に出力電圧を制御する回路より構成される複雑なフィードバック回路が必要とされていた。【解決手段】ＦＥＴ４のゲートとソースを短絡し、放電電極１と高圧電源３の間に挿入することで、放電電流の検出、検出電流の比較判定、比較判定結果に基づく出力電圧の制御による放電電流の制限、といった複雑なフィードバック回路を必要としない、簡単な構成の電流制限回路が得られる。【選択図】図１
2010104937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電電極と対向電極により構成される集塵手段と、放電電極に高電圧を印加する高電圧印加手段と、前記放電電極と前記対向電極との間に流れる放電電流を制限する電流制限手段を備え、フィードバック回路を使用せず放電電流を制限できることを特徴とする電気集塵装置。
【請求項２】
電流制限手段には電界効果トランジスタのゲートとソース間を短絡し、放電電流の流れるラインに挿入することを特徴とする請求項１に記載の電気集塵装置。
【請求項３】
電流制限手段を高電圧印加手段の高電圧側に配置することを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項４】
電流制限手段を高電圧印加手段の低圧接地側に配置することを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項５】
集塵手段と高電圧印加手段の間に流れる過渡的な放電電流を限流させる電流限流手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項６】
電流限流手段には低耐圧の抵抗を複数個直列配置して挿入することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項７】
電流限流手段を高電圧印加手段の高電圧側に配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項８】
電流限流手段を高電圧印加手段の低電圧接地側に配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項９】
電流限流手段は高電圧印加手段の高圧回路平滑要素と集塵手段の間に配置したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項１０】
電流限流手段を高電圧印加手段の高電圧側に配置する場合、電流限流手段の途中あるいは出力端に電流制限手段を配置することを特徴とする請求項１〜３、５〜７、９のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項１１】
電流制限手段を複数個並列に配置して挿入することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項１２】
電流制限手段に直列に電流検出手段を挿入したことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項１３】
電流検出手段の電流が設定値以下である場合、電流制限手段の異常と判断する異常判断手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項１４】
異常判断手段としては、電圧駆動によるリレー回路を使用することを特徴とする請求項１〜１３いずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項１５】
高電圧印加手段の出力段に過電圧保護ギャップを挿入したことを特徴とする請求項１〜１４いずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項１６】
異常判断手段の出力により高電圧印加手段の出力を停止することを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項１７】
電流制限手段の異常状態と、高電圧印加手段の状態を外部に出力する外部出力手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の電気集塵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調及び産業分野で大気塵、室内の粉塵、ほこりなどを集塵する電気集塵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、粒子を捕集する電気集塵装置は放電電極と対向電極の対となる２電極より構成され、放電電極には正または負の高電圧を印加し、対向電極を接地する。放電電極と対向電極との間に高電圧を印加すると、電極間の気体の絶縁が破壊され電流が流れるようになる。これをコロナ放電という。そのコロナ放電電流が流れている領域を浮遊粒子が通過すると、コロナ放電領域を移動する電子と粒子が衝突することで、浮遊粒子が電荷を帯びる。電荷を帯びた浮遊粒子は放電電極と対向電極との間に印加される高電圧により形成される電界の力を受け、対向電極に吸い寄せられ付着し、浮遊粒子は除去される。
【０００３】
放電電極と対向電極の間に高電圧が印加されている状態では、放電電極と対向電極の間にコロナ放電電流が流れているが、放電電極と対向電極との間のインピーダンス（以下負荷インピーダンス）が低下すると放電電流が増大する。
【０００４】
負荷インピーダンスは放電電極と対向電極との間の空気の温度湿度により増減するが、気体の温湿度の変動程度では負荷インピーダンスは大きく変動することはなく、コロナ放電は持続する。ところが放電電極と対向電極が洗浄水に濡れて乾燥しない場合や、捕集された物質が放電電極と対向電極に堆積し、放電電極と対向電極の距離が短縮された場合、あるいは浮遊粒子を捕集中に飛来した導電性物質が放電電極あるいは対向電極のいずれかに接触し、放電電極と対向電極の距離が短縮された場合に負荷インピーダンスが極端に低下する状況となる。
【０００５】
負荷インピーダンスが極端に低下した状況で高電圧を印加すると、放電電流が極端に大きくなり電気回路系統への負担増となり、また大きい電源容量が必要となる。そこで負荷インピーダンスが低い状況では、流れる放電電流を一定値以下に制限することで電気回路系統を保護し、必要とされる電源容量を低減化させている。
【０００６】
従来このような放電電流を一定値以下に維持する方法としては、図４に示すような電気集塵装置がある。
【０００７】
図４の電気集塵装置は、集塵負荷１０１への印加電圧を一定制御する定電圧回路１０２、負荷１０１への印加電圧を生成するための高圧トランス１０３、２次側倍電圧回路１０４、１次側半導体素子１０５、集塵負荷への電流を検出するための電流検出抵抗１０６、集塵負荷への電流を一定に制御するための定電流回路１０７より構成されている。
【０００８】
定常状態では集塵負荷１０１に高電圧を印加して集塵負荷の極間でコロナ放電を定常的に発生させるために、定電圧回路１０２の制御により負荷１０１への印加電圧は一定に維持されている。ところが集塵負荷１０１の水濡れ、捕集物質の堆積による集塵負荷極間の絶縁距離の短縮化、飛来した導電性物質による極間の短絡等で負荷インピーダンスが低下すると放電電流が増大する。
【０００９】
放電電流が増大すると電流検出抵抗１０６両端電圧が上昇する。電圧が上昇することにより放電電流の増加が定電流回路１０７で検出される。放電電流の増加を検知した定電流回路１０７は定電圧回路１０２、１次側半導体素子１０５を制御することで高圧トランス１０３への入力電圧を低下させる。高圧トランス１０３への入力電圧が低下すると高圧トランス１０３の出力電圧も低下し、２次側倍電圧回路１０４を介して負荷１０１に印加される電圧が低下する。電流検出抵抗１０６より検出される電流値が定電流回路１０７で設定された定電流設定値以下となるまで、定電流回路１０７は高圧トランス１０４に入力される電圧を低下させる。
【００１０】
集塵負荷１０１の負荷インピーダンスが高い状態に戻り、電流検出抵抗１０６から検出される電流値が定電流１０８で設定された定電流設定値以下となった場合は、定電流回路１０７の制御は外れ、定電圧回路１０２の制御により集塵負荷１０１へ印加される電圧は再び一定となる（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０５−３０４７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような従来の放電電流を制限する方法では、放電電流を検出する回路、検出した放電電流と設定電流を比較判定する回路、検出電流と設定電流を比較判定した後に出力電圧を制御する回路が全て必要となり、放電電流を一定値以下に制御するためには複雑なフィードバック制御回路が必要となる、という課題がある。
【００１２】
そこで複雑なフィードバック回路を使用せずに放電電流を制限することができる電気集塵装置が要求されている。
【００１３】
複雑なフィードバック回路を使用せずに電流制限を実現する方法として、電界効果トランジスタのゲートとソースを短絡して放電電流の流れるラインに挿入することで、放電電流値を電界効果トランジスタのＩｄｓｓ値以下に抑えることができる。
【００１４】
通常のフィードバック回路は制御回路の耐圧を考慮すると、低圧側に検出回路を配置する方が簡単かつ信頼性が高いため低圧側に配置するが、事情により高圧側に配置せざるをえない状況が発生した場合、高耐圧な制御回路が必要になる、という課題がある。
【００１５】
そこで高圧側に配置する場合でも制御回路に対する耐圧を考慮する必要がなく、また高圧側にも低圧側にも配置することができる電流制限手段を備えた電気集塵装置が要求されている。
【００１６】
放電電極と対向電極が短絡した場合、電流制限手段を配置したのみでは電流制限手段の両端に高電圧が印加され使用耐圧を超えてしまう可能性がある、という課題がある。
【００１７】
そこで電流制限手段と直列に電流限流手段を挿入し、放電電極と対向電極が短絡した場合でも電流限流手段で印加電圧を負担し、電流制限手段には電圧の負担をかけることがない電気集塵装置が要求されている。
【００１８】
電流限流手段には低耐圧の安価な汎用品の抵抗を直列に複数個使用し挿入することで、電流限流手段を高圧側に配置する場合にも特殊な高耐圧抵抗を使う必要がなくなり、また大電力回路への適用も容易となる。また同じ構成で低圧側にも問題なく配置できる。
【００１９】
電流限流手段は高圧出力回路の平滑要素と集塵手段との間に挿入することで、平滑要素に充電された電流の過渡的な放出に対しても、電流限流手段を有効に作用させることができる。
【００２０】
また電流制限手段を電流限流手段の途中、あるいは最後備に挿入することで、電流制限手段に印加される電圧を低減させ、電流制限手段の耐圧確保を有利とすることができる。
【００２１】
また、電流制限手段のＩｄｓｓ特性は部品に応じて一意に決まるため、電流制限手段１つでは集塵性能上所望の定電流値を確保できない可能性がある、という課題がある。
【００２２】
そこで電流制限手段を複数並列に配置し、必要に応じて定電流値を増加させることができる電気集塵装置が要求されている。
【００２３】
また、万が一何らかの要因で電流制限手段が開放状態で破損した場合、集塵負荷に放電電流が流れず集塵性能が発揮できなくなる、という課題がある。
【００２４】
そこで電流検出手段を追加し、電流がある設定値以下であることを検知した場合、異常と判断できる電気集塵装置が要求されている。
【００２５】
また、検出抵抗の両端電圧に応じてリレーを駆動する回路を組むことで、簡単な構成で異常判断回路を実現することができる。
【００２６】
また、電流制限手段が開放状態で破損した瞬間は、高圧出力回路の負荷が急に軽くなるため高圧出力制御が追従しきれず、非常に高い電圧が一瞬ではあるが出力されてしまう可能性がある、という課題がある。
【００２７】
そこで、高圧出力の出力段に空間ギャップを備えることで、瞬時的な過電圧を放電させ高圧回路を保護することができる電気集塵装置が要求されている。
【００２８】
また異常時は高圧出力を停止させ、その状態を外部に出力することで、電気集塵装置の状況を外部に知らしめることができる。
【００２９】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、従来のような放電電流を検出する回路、検出した放電電流と設定電流を比較判定する回路、検出電流と設定電流を比較判定した後に出力電圧を制御する回路を不要とし、電子部品のみで放電電流を制限することができる電気集塵装置を提供することを目的としている。
【００３０】
また、電界効果トランジスタのゲートとソースを短絡して放電電流の流れるラインに挿入することで、放電電流値を電界効果トランジスタのＩｄｓｓ値以下に抑えることができる電気集塵装置を提供することを目的としている。
【００３１】
また、高圧側に配置する場合でも制御回路に対する耐圧を考慮する必要がなく、高圧側にも低圧側にも配置することができる電流制限手段を備えた電気集塵装置を提供することを目的としている。
【００３２】
また、放電電極と対向電極が短絡した場合、電流制限手段のみでは電流制限手段の両端に高電圧が印加され使用耐圧を超えないように電流制限手段と直列に電流限流手段を挿入し、放電電極と対向電極が短絡した場合でも電流限流手段で印加電圧を負担し、電流制限手段には電圧の負担をかけることがない電気集塵装置を提供することを目的としている。
【００３３】
また、電流限流手段には低耐圧の安価な汎用品の抵抗を直列に複数個使用し挿入することで、電流限流手段を高圧側に配置する場合にも特殊な高耐圧抵抗を使う必要がなくなり、また大電力回路への適用も容易となる。さらに同じ構成で低圧側にも問題なく配置できる電気集塵装置を提供することを目的としている。
【００３４】
また、電流限流手段は高圧出力回路の平滑要素と集塵手段との間に挿入することで、平滑要素に充電された電流の過渡的な放出に対しても、電流限流手段を有効に作用させることができる電気集塵装置を提供することを目的としている。
【００３５】
また、電流制限手段を電流限流手段の途中、あるいは最後備に挿入することで、電流制限手段に印加される電圧を低減させ、電流制限手段の耐圧確保を有利とすることができる電気集塵装置を提供することを目的としている。
【００３６】
また、電流制限手段のＩｄｓｓ特性は部品に応じて一意に決まるため、必要に応じて電流制限手段を複数並列に配置し定電流値を増加させることができる電気集塵装置を提供することを目的としている。
【００３７】
また、万が一何らかの要因で電流制限手段が開放状態で破損した場合、集塵負荷に電流が流れず集塵性能が発揮できなくなるため、電流検出手段を追加し電流がある設定値以下であることを検知した場合に異常と判断できる電気集塵装置を提供することを目的としている。
【００３８】
また、検出抵抗の両端電圧に応じてリレーを駆動する回路を組むことで、簡単な構成で異常判断回路を実現することができる電気集塵装置を提供することを目的としている。
【００３９】
また、電流制限手段が開放状態で破損した瞬間は、高圧出力回路の負荷が急に軽くなるため、高圧出力制御が追従しきれず、非常に高い電圧が一瞬ではあるが出力されてしまう可能性があるため、高圧出力の出力段に空間ギャップを備えることで瞬時的な過電圧にも対応し、高圧回路を過電圧から保護できる電気集塵装置を提供することを目的としている。
【００４０】
また異常時は高圧出力を停止させ、その状態を外部に出力することで、電気集塵装置の状況を外部に知らしめることができる電気集塵装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
本発明の電気集塵装置は上記目的を達成するために、放電電極と対向電極により構成される集塵手段と、放電電極に高電圧を印加する高電圧印加手段と、前記放電電極と前記対向電極との間に流れる放電電流を制限する電流制限手段を備え、フィードバック回路を使用せず放電電流を制限できることを特徴とする。
【００４２】
そして本発明によれば、従来のような放電電流を検出する回路、検出した放電電流と設定電流を比較判定する回路、検出電流と設定電流を比較判定した後に出力電圧を制御する回路を不要とし、電子部品のみで放電電流を制限することができる電気集塵装置が得られる。
【００４３】
また、電流制限手段には電界効果トランジスタのゲートとソース間を短絡し、放電電流の流れるラインに挿入することを特徴とする。
【００４４】
そして本発明によれば、電界効果トランジスタのゲートとソースを短絡して放電電流の流れるラインに挿入することで、放電電流値を電界効果トランジスタのＩｄｓｓ値以下に抑えることができる電気集塵装置が得られる。
【００４５】
また、電流制限手段を高電圧印加手段の高電圧側あるいは低圧側に配置することを特徴とする。
【００４６】
そして本発明によれば、高圧側に配置する場合でも制御回路に対する耐圧を考慮する必要がなく、高圧側にも低圧側にも配置することができる電流制限手段を備えた電気集塵装置が得られる。
【００４７】
また、集塵手段と高電圧印加手段の間に流れる過渡的な放電電流を限流させる電流限流手段を備えたことを特徴とする。
【００４８】
そして本発明によれば、放電電極と対向電極が短絡した場合でも電流制限手段と直列に電流限流手段を挿入し、放電電極と対向電極が短絡した場合でも電流限流手段で印加電圧を負担することで、電流制限手段には電圧の負担をかけることがない電気集塵装置が得られる。
【００４９】
また、電流限流手段には低耐圧の抵抗を複数個直列配置して挿入することを特徴とする。
【００５０】
そして本発明によれば、電流限流手段には低耐圧の安価な汎用品の抵抗を直列に複数個使用し挿入することで、電流限流手段を高圧側に配置する場合にも特殊な高耐圧抵抗を使う必要がなくなり、また大電力回路への適用も容易となる。さらに同じ構成で低圧側にも問題なく配置できる電気集塵装置が得られる。
【００５１】
また、電流限流手段は高電圧印加手段の高圧回路平滑要素と集塵手段の間に配置したことを特徴とする。
【００５２】
そして本発明よれば、電流限流手段は高圧出力回路の平滑要素と集塵手段との間に挿入することで、平滑要素に充電された電流の過渡的な放出に対しても電流限流手段を有効に作用させることができる電気集塵装置が得られる。
【００５３】
また、電流限流手段を高電圧印加手段の高電圧側に配置し、電流限流手段の途中あるいは出力端に電流制限手段を配置することを特徴とする。
【００５４】
そして本発明によれば、電流制限手段を電流限流手段の途中、あるいは最後備に挿入することで電流制限手段に印加される電圧を低減させ、電流制限手段の耐圧確保を有利とすることができる電気集塵装置が得られる。
【００５５】
また、電流制限手段を複数個並列に配置して挿入することを特徴とする。
【００５６】
そして本発明によれば、電流制限手段のＩｄｓｓ特性は部品に応じて一意に決まるため、必要に応じて電流制限手段を複数並列に配置し、定電流値を増加させることができる電気集塵装置が得られる。
【００５７】
また、電流制限手段に直列に電流検出手段を挿入し、電流検出手段の電流がある設定値以下ある場合、電流制限手段の異常と判断することを特徴とする。
【００５８】
そして本発明によれば、万が一何らかの要因で電流制限手段が開放状態で破損した場合、集塵負荷に電流が流れず集塵性能が発揮できなくなるため電流検出手段を追加し、電流が流れていないことを検知した場合は異常と判断できる電気集塵装置が得られる。
【００５９】
また、異常判断手段としては、電圧駆動によるリレー回路を使用することを特徴とする。
【００６０】
そして本発明によれば、検出抵抗の両端電圧に応じてリレーを駆動する回路を組むことで、簡単な構成で異常判断回路を実現することができる電気集塵装置が得られる。
【００６１】
また、高電圧印加手段の出力段に過電圧保護ギャップを挿入したことを特徴とする。
【００６２】
そして本発明によれば、電流制限手段が開放状態で破損した瞬間は高圧出力回路の負荷が急に軽くなるため、高圧出力制御が追従しきれず非常に高い電圧が一瞬ではあるが出力されてしまう可能性があるが、高圧出力の出力段に空間ギャップを備えることで、瞬時的な過電圧から高圧回路を保護することができる電気集塵装置が得られる。
【００６３】
また、異常判断手段の出力により高電圧印加手段の出力を停止し、電流制限手段の異常状態と高電圧印加手段の状態を外部に出力する外部出力手段を備えたことを特徴とする。
【００６４】
そして本発明によれば異常時には高圧出力を停止させ、その状態を外部に出力することで、電気集塵装置の状況を外部に知らしめることができる電気集塵装置が得られる。
【発明の効果】
【００６５】
本発明によれば、放電電極と対向電極の間に流れる放電電流に対して半導体のゲートとソースを短絡し電流ラインに挿入することで放電電流をＩｄｓｓ値以下に制限する。これにより従来の放電電流を検出する回路、検出した放電電流と設定電流を比較判定する回路、検出電流と設定電流を比較判定した後に出力電圧を制御する回路より構成される出力電圧フィードバック回路が不要となり、簡単な構成で放電電流を制限できる電気集塵装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６６】
本発明の請求項１記載の発明は、上記目的を達成するために、放電電極と対向電極により構成される集塵手段と、放電電極に高電圧を印加する高電圧印加手段と、前記放電電極と前記対向電極との間に流れる放電電流を制限する電流制限手段を備え、フィードバック回路を使用せず放電電流を制限できることを特徴としたものであり、従来のような放電電流を検出する回路、検出した放電電流と設定電流を比較判定する回路、検出電流と設定電流を比較判定した後に出力電圧を制御するフィードバック回路を不要とし、電子部品のみで放電電流を制限することができるという作用を有する。
【００６７】
本発明の請求項２記載の発明は、上記目的を達成するために、電流制限手段には電界効果トランジスタのゲートとソース間を短絡し、放電電流の流れるラインに挿入することを特徴としたものであり、電界効果トランジスタのゲートとソースを短絡して放電電流の流れるラインに挿入することで、放電電流値を電界効果トランジスタのＩｄｓｓ値以下に抑えることができるという作用を有する。
【００６８】
本発明の請求項３、４記載の発明は、上記目的を達成するために、電流制限手段を高電圧印加手段の高電圧側あるいは低圧側に配置することを特徴としたものであり、高圧側に配置する場合でも制御回路に対する耐圧を考慮する必要がなく、高圧側にも低圧側にも配置することができるという作用を有する。
【００６９】
本発明の請求項５記載の発明は、上記目的を達成するために、集塵手段と高電圧印加手段の間に流れる過渡的な放電電流を限流させる電流限流手段を備えたことを特徴としたものであり、電流限流手段は高圧出力回路の平滑要素と集塵手段との間に挿入することで、平滑要素に充電された電流の過渡的な放出に対しても、電流限流手段を有効に作用させることができるという作用を有する。
【００７０】
本発明の請求項６〜８記載の発明は、上記目的を達成するために、電流限流手段には低耐圧の抵抗を複数個直列配置して挿入することを特徴としたものであり、電流限流手段には低耐圧の安価な汎用品の抵抗を直列に複数個使用し挿入することで、電流限流手段を高圧側に配置する場合にも特殊な高耐圧抵抗を使う必要がなくなり、また大電力回路への適用も容易となる。さらに同じ構成で低圧側にも問題なく配置できるという作用を有する。
【００７１】
本発明の請求項９記載の発明は、上記目的を達成するために、電流限流手段は高電圧印加手段の高圧回路平滑要素と集塵手段の間に配置したことを特徴としたものであり、電流限流手段は高圧出力回路の平滑要素と集塵手段との間に挿入することで、平滑要素に充電された電流の過渡的な放出に対しても、電流限流手段を有効に作用させることができるという作用を有する。
【００７２】
本発明の請求項１０記載の発明は、上記目的を達成するために、電流限流手段を高電圧印加手段の高電圧側に配置し、電流限流手段の途中あるいは出力端に電流制限手段を配置することを特徴としたものであり、電流制限手段を電流限流手段の途中、あるいは最後備に挿入することで、電流制限手段に印加される電圧を低減させ、電流制限手段の耐圧確保を有利とすることができるという作用を有する。
【００７３】
本発明の請求項１１記載の発明は、上記目的を達成するために、電流制限手段を複数個並列に配置して挿入することを特徴としたものであり、電流制限手段の特性Ｉｄｓｓは部品に応じて一意に決まるため、必要に応じて電流制限手段を複数並列に配置し定電流値を増加させることができるという作用を有する。
【００７４】
本発明の請求項１２、１３記載の発明は、上記目的を達成するために、電流制限手段に直列に電流検出手段を挿入し、電流検出手段の電流がある設定値以下である場合、電流制限手段の異常と判断することを特徴としたものであり、万が一何らかの要因で電流制限手段が開放状態で破損した場合、集塵負荷に電流が流れず集塵性能が発揮できなくなるため、電流検出手段により電流が流れていないことを検知した場合に集塵装置の異常と判断できる、という作用を有する。
【００７５】
本発明の請求項１４記載の発明は、上記目的を達成するために、異常判断手段としては、電圧駆動によるリレー回路を使用することを特徴としたものであり、検出抵抗の両端電圧に応じてリレーを駆動する回路を組むことで、簡単な構成で異常判断回路を実現することができるという作用を有する。
【００７６】
本発明の請求項１５記載の発明は、上記目的を達成するために、高電圧印加手段の出力段に過電圧保護ギャップを挿入したことを特徴としたものであり、電流制限手段が開放状態で破損した瞬間は高圧出力回路の負荷が急に軽くなるため、高圧出力制御が追従しきれず非常に高い電圧が一瞬ではあるが出力されてしまう可能性があるが、高圧出力の出力段に空間ギャップを備えることで瞬時的な過電圧から高圧回路を保護することができるという作用を有する。
【００７７】
本発明の請求項１６、１７記載の発明は、上記目的を達成するために、異常判断手段の出力により高電圧印加手段の出力を停止し、電流制限手段の異常状態と高電圧印加手段の状態を外部に出力する外部出力手段を備えたことを特徴としたものであり、異常時には高圧出力を停止させ、その状態を外部に出力することで、電気集塵装置の状況を外部に知らしめることができるという作用を有する。
【００７８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００７９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による電気集塵装置の構成を示している。図１に示すように、放電電極１と対向電極２、放電電極１に高電圧を印加する高電圧印加手段としての高圧電源３、放電電極１と対向電極２との間に流れる放電電流を制限するための電流制限手段としてのＦＥＴ４により構成されている。
【００８０】
放電電極１は高圧電源３の高電圧印加側に接続し、対向電極２を高圧電源３の残り片方の極性、接地側に接続した状態で、ゲートとソースを短絡したＦＥＴ４を高圧電源３と放電電極１の間に挿入する。放電電極１と対向電極２の間の負荷インピーダンスが低下すると電圧が一定であるため放電電流が増えるが、挿入したＦＥＴ４のＩｄｓｓ特性により、放電電流は規定の電流値以上が流れない状態となる。このＦＥＴ４の作用により負荷インピーダンスが低下しても放電電流を一定値以下に保つことができる。
【００８１】
本発明ではＦＥＴを使用しているが、同じ特性を持つ半導体素子ならどのような半導体素子を使用してもかまわない。また定電流ダイオードも同様の作用を持つため使用可能である。
【００８２】
ＦＥＴ４は、高圧電源３内の低圧側に配置して使用することもできる。しかし、以下に示すように高圧電源３の外部で放電電極１または対向電極２の近くに配置することが極めて有効である。
【００８３】
ＦＥＴ４の配置に関して、ＦＥＴ４をゲート駆動する場合はゲート電圧とソース電圧の電位差を定格値以内に抑える必要があるが、本発明ではＦＥＴ４のゲートとソースを短絡して使用するため、ＦＥＴ４のゲート回路と高圧電源３の低圧制御回路は切り離すことができる。よってＦＥＴ４のゲート耐圧を考慮せずにＦＥＴ４を高電圧側に配置することができる。また、ＦＥＴ４を高圧側に配置する場合は、ＦＥＴ４自体が接地電位からみて高電圧となるため、他の高圧部品と同様の接地電位、低電位に対する部品自体の絶縁の配慮は必要となるが、制御回路において耐圧確保をすることと比較すると格段に容易である。
【００８４】
また、ＦＥＴ４は構造が簡単かつ寸法的に小さいため、高圧電源３内に配置せず放電電極１あるいは対向電極２の近傍に配置して使用することも可能である。そこでＦＥＴ４を高圧電源３の内部ではなく放電電極１または対向電極２の近傍、高圧電源３の外部に配置することができる。
【００８５】
火花放電発生時、放電電極１と対向電極２で形成される静電容量に蓄積された電荷はショート状態となり、中和されて空になる。放電電極１と対向電極２の間の静電容量が空になるとすぐさま充電されるが、充電電流の供給源としては高圧電源３内に蓄積された電荷と、高圧電源３外に蓄積された電荷がある。高圧電源３内の電荷供給源としては、回路内の平滑コンデンサ等があり、高圧電源３外に蓄積される電荷としては、高圧電源３と放電電極１を接続する高圧ケーブルと大地間に存在する浮遊容量が挙げられる。
【００８６】
高圧電源３内にＦＥＴ４を配置する場合、火花放電発生時には高圧電源３内から充電される電流を抑制することはできるが、高圧電源３の外部に存在する浮遊容量に蓄積された電荷の放電は抑制することができない。
【００８７】
一方ＦＥＴ４を放電電極１または対向電極２の近傍に配置すると、火花放電発生時高圧電源３の外部に存在する浮遊容量に蓄積された電荷も、ＦＥＴ４を通って放電電極１と対向電極２の間に形成される静電容量に移動することになるため、高圧電源３外に蓄積される過渡電流も抑制することができる。よって高圧電源３の外部にＦＥＴ４を配置することで、高圧電源３内にＦＥＴ４を配置する場合と比較して火花放電発生時の火花放電自体のエネルギーが小さくすることができ、集塵効率面、電気的ノイズ面で有利となる。火花放電による電気的ノイズが低減されると、高圧電源３への電気的ストレスが小さくなるばかりか、検出回路、制御回路に施すノイズ対策も軽減することができ、高圧電源３のコスト低減、サイズ縮小、信頼性向上に貢献することができる。
【００８８】
ただＦＥＴ４を放電電極１の近傍に配置する場合は、対向電極２および接地電位との絶縁に配慮する必要がある。
【００８９】
またＦＥＴ４を対向電極２の近傍に設置する場合は、火花放電電流を他の接地経由ルート、あるいはコンデンサ結合による電流のバイパスを避け確実にＦＥＴ４を通過させて電流を高圧電源３に返すために、電流の流れるルートにおいて絶縁上の配慮が必要となる。
【００９０】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２による電気集塵装置の構成を示している。図２に示すように、放電電極１と対向電極２、放電電極１に高電圧を印加する高電圧印加手段としての高圧電源３、放電電極１と対向電極２との間に流れる放電電流を制限するための電流制限手段としてのＦＥＴ４、電流限流手段としての低耐圧の抵抗集合５により構成されている。
【００９１】
ＦＥＴ４を高圧電源３内の高電圧側に配置する場合、ＦＥＴ４のみを配置すると放電電極１と対向電極２が短絡した時に、高電圧の全電圧がＦＥＴ４の両端にかかることになる。この場合ＦＥＴ４には非常に高い耐圧が要求されるが、現時点では単一部品で電気集塵装置に要求される数ｋＶの耐電圧を有する半導体は存在しない。よって耐圧を稼ぐ方法としては半導体を直列に接続して耐圧を稼ぐ方法があるが、印加電圧が高くなればなるほど多くの半導体を使用しなければならず、コスト面、サイズ面において不利となる。
【００９２】
そこでＦＥＴ４に直列に電流限流手段としての低耐圧の抵抗集合５を挿入する。ＦＥＴ４と直列に抵抗を挿入することで、放電電極１と対向電極２が短絡した場合でも抵抗が印加電圧を負担するため、ＦＥＴ４には短絡時の両端電圧に対する配慮が不要となる。
【００９３】
使用する抵抗の選定については、放電電極１と対向電極２が短絡した場合の全電圧を負担するだけの耐圧と、定常時浮遊粒子を荷電するために必要な放電電流を流して使用できる電力が要求されるが、このような抵抗は非常に電圧が高いので特殊な構造かつ大型となりコストも非常に高く、入手性も良くない。
【００９４】
そこで抵抗を複数個直列に使用することを考える。放電電極１と対向電極２が短絡し、低耐圧の抵抗集合５の両端に全電圧が印加されたとしても、各々の抵抗が電圧を負担するため１つあたりの負担する電圧は低くてすみ、また電力的にも同様各々の抵抗がＷ数を負担するため１つあたりの抵抗は少ないＷ数で済ませることができる。よってこの構成にすることで汎用の低耐圧抵抗を使用することができるのでコスト面、入手性で非常に有利となる。
【００９５】
また低耐圧の抵抗集合５の抵抗と抵抗の間、あるいは最後尾にＦＥＴ４を配置することで、定常時は低耐圧の抵抗集合５に流れる放電電流により抵抗分の電圧が降下する。よって接地電位から見たＦＥＴ４自体の電位を低くすることができ、絶縁配慮上有利となる。
【００９６】
低耐圧の抵抗集合５は放電電極１と対向電極２の短絡対策のみならず、火花放電時に発生する大電流の緩和にも有効であり、高圧電源３への電気的ストレスを軽減することができる。なお低耐圧の抵抗集合５を高圧電源３内に配置する場合、高圧出力回路の平滑要素より後段である出力側に配置する必要がある。火花放電発生時には平滑要素に充電された電荷も、過渡電流として放電電極１と対向電極２から形成される静電容量成分へ放出されるが、低耐圧の抵抗集合５が高圧回路の平滑要素よりも前段に配置されている場合は、平滑要素から放出される電荷の移動するルートにＦＥＴ４がないため、この過渡電流を制限することができない。そこで低耐圧の抵抗集合体５を高圧電源３内の平滑要素の後段に配置する。これにより火花放電時の平滑要素から放電電極１と対向電極２で形成される静電容量へ向けて放出される電荷をＦＥＴ４で抑制することができ、高圧回路への電気的ストレスを低減すると同時に、火花放電自体のエネルギーも小さくすることができる。
【００９７】
火花放電電流は高周波成分よりなる大電流であるため、この大電流を限流させる要素としてはインダクタンス成分を持つ素子も有効である。しかし放電電極１と対向電極２が短絡した場合には高圧電源３の出力が直流であるため、インダクタンスは抵抗要素として作用しない。この時ＦＥＴ４の両端には高電圧の全電圧が印加されてしまう。それを避けるために電流限流手段としては抵抗を使用する必要がある。
【００９８】
また、ＦＥＴ４のＩｄｓｓ特性は部品によって一意に決まるため、部品を一つだけの使用では集塵性能上必要な放電電流値を確保できない場合がある。このような場合、複数に並列に接続し並列に電流を流すことで、所望の放電電流値を確保できる。また複数を並列で使用することで、一つの部品が破損しても完全に電路がオープンになることを避けることができ、放電電流を持続して流し続けることができる。
【００９９】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３による電気集塵装置の構成を示している。図３に示すように、放電電極１と対向電極２、放電電極１に高電圧を印加する高電圧印加手段としての高圧電源３、放電電極１と対向電極２との間に流れる放電電流を制限するための電流制限手段としてのＦＥＴ４、電流限流手段としての低耐圧の抵抗集合５、電流検出手段としての電流検出抵抗６、異常判断手段としてのリレー回路７、外部出力手段としての外部出力回路８、放電ギャップ９により構成されている。
【０１００】
ＦＥＴ４が万が一何らかの原因により開放状態で破損した場合、放電電極１と対向電極２の間に高電圧が印加されなくなり、極間に放電電流が流れなくなる。電流が流れないと浮遊粒子に荷電することができず、浮遊粒子を捕集できなくなるため集塵性能はゼロとなる。この状態を検知するために電流検出抵抗６を設置し、その抵抗の両端電圧により放電電極１と対向電極２との間に流れる電流の状態を検知する。
【０１０１】
またＦＥＴ４がオープンとなった瞬間は、出力電圧の制御が出力負荷の急変に追従できず、一瞬ではあるが出力電圧が急激に上昇することがある。出力電圧が急激に上昇すると高圧回路へのストレスとなるばかりか、最悪は高圧回路の耐圧超過により高圧回路自体が破損する恐れがある。
【０１０２】
過電圧による高圧回路の破損を防ぐために、放電電極１と対向電極２の間に放電ギャップ９を挿入する。放電ギャップ９の放電動作電圧としては、高圧回路の耐圧以内に設定するようにする。これによりＦＥＴ４オープンにより一瞬出力電圧が上昇しても、放電ギャップ９の放電作用により出力電圧の上昇が抑えられ、高圧回路には耐圧以上の電圧がかかることがなく、高圧回路を過電圧から保護することができる。
【０１０３】
ＦＥＴ４オープンの異常状態を判定する方法としては、検出抵抗の両端電圧で駆動するリレー回路で実現する。リレー駆動電圧の閾値は、リレー駆動電圧最低値（復帰電圧）≦定常時集じん性能を確保できる放電電流の最低値×電流検出抵抗６の抵抗値  にマージンを見て設定するようにする。このように設定すると、定常時集じん可能な放電電流が流れている状態では、電流検出抵抗６の両端電圧がリレー回路７のリレー駆動電圧最低値（復帰電圧）よりも大きいため、リレーコイルは励磁されている状態となる。ＦＥＴ４がオープンとなって放電電流が下がり放電電流が設定値以下になると、電流検出抵抗６の両端電圧がリレー回路７のリレー駆動電圧最低値（復帰電圧）を下回り、リレーコイルの励磁が解除された状態となる。ＦＥＴ４の状態変化によりリレーの励磁状態が反転するとリレーの接点出力状態も反転する。この出力状態の反転を利用してＦＥＴ４の異常状態を判定する。
【０１０４】
なおこの判定を行う場合、高圧電源３の運転指令あるいは運転状態がＯＮとなっていることを確認する必要がある。またここではリレーを使用することにしているが、電圧で駆動できる継電器、あるいはフォトカプラも問題なく使用することができる。
【０１０５】
放電電流の低下を検知した時点で高圧電源３の出力を停止させる方法としては、リレー回路７の出力状態を高圧電源３の運転停止回路にインターロックとして組み込むようにする。これにより高圧電源３の定常運転時にリレー回路の出力が反転した時点で、ＦＥＴ４の異常を検知して高圧出力を停止することができる。
【０１０６】
また外部出力回路８でＦＥＴ４の異常状態を正確に外部に出力するためには、リレー回路７の出力と高圧電源３の運転状態出力を取り込み、高圧電源３が運転状態かつリレー出力状態の反転となった時点で、ＦＥＴ４の異常と判定するようにする。異常判定後異常信号を外部に出力することで外部にＦＥＴ４の異常状態を知らしめることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、浮遊粒子を捕集する電気集塵装置全般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施例による電気集塵装置の構成図
【図２】本発明の実施例による電気集塵装置の構成図
【図３】本発明の実施例による電気集塵装置の構成図
【図４】他の従来例の放電電流を一定維持する電気集塵装置の構成図
【符号の説明】
【０１０９】
１  放電電極
２  対向電極
３  高圧電源
４  ＦＥＴ
５  低耐圧の抵抗集合
６  電流検出抵抗
７  リレー回路
８  外部出力回路
９  放電ギャップ
【図１】
2010104937.tif 000003
【図２】
2010104937.tif 000004
【図３】
2010104937.tif 000005
【図４】
2010104937.tif 000006