(57)【要約】【課題】大型設備用電気集塵装置の高圧回路として複数の小型高圧回路を組み合わせて、高圧回路どうしの出力の干渉を防ぐために各集塵極を絶縁独立させて電気集塵装置の大容量化を図る。【解決手段】複数の高圧回路１の各出力にダイオード４を挿入し、各出力を一点接続して集塵装置に接続することで、高圧回路どうしの出力の干渉を防ぎ、絶縁独立させることなく複数の高圧回路の並列使用を可能とした電気集塵装置を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の高電圧印加手段と、放電電極と対向電極により構成される集塵手段を備え、前記複数の高電圧印加手段の高圧出力を一点接続し放電電極と接続したことを特徴とする電気集塵装置。
【請求項２】
複数の高電圧印加手段の出力全てにおいて、高圧出力の一点接続する前段に半導体を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】
半導体はダイオードであ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】
半導体には耐圧が高圧出力定格電圧以上の素子を使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項５】
半導体には耐圧が高圧出力定格電圧未満の素子を使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項６】
半導体に耐圧が高圧出力定格電圧未満の素子を使用する場合、半導体を絶縁ケースに収納し、絶縁ケースを出力高圧ケーブル間に挿入することを特徴とする請求項１〜３、５のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項７】
使用するダイオードには周波数特性が１ｋＨｚ以上の素子を使用する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】
設置したダイオードの後段において、放電電極と対向電極と並列に定電圧ダイオードを配置することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電気集塵装置。
【請求項９】
高圧印加出力一点接続点と放電電極との間に限流抵抗を配置する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。
【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つ電極より構成され、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】
電気集塵装置の集塵性能は、浮遊粒子に電子を帯電させるためのコロナ放電電流の電流量に大きく依存することが一般的に知られている。よって電気集塵装置が大型になればなるほど、より多くのコロナ放電電流が必要となる。要求されるコロナ放電電流量が多くなればなるほど、高電圧を発生させるための高圧回路にはより大きな容量が求められる。
【０００４】
大型の産業設備用電気集塵装置においては、設置される現場の状況に応じて要求される集塵性能が多様多種となる。また設置現場特有の要求仕様、規格により高圧出力の範囲が指定される場合もある。よって大型設備用電気集塵装置に必要とされる高圧電源は様々な設置現場の要求に合わせるべく、都度設計都度製作のカスタム品となる場合が多く、その結果高圧電源の納期及び価格に大きな影響を与えることになる。
【０００５】
また電気集塵装置の放電電極と対向電極間において、各極板間の歪みによる極板間の絶縁距離の短縮や付着粉塵の堆積、導電性を持った異物の混入による極板間での絶縁破壊、短絡によりスパークが発生する。スパーク発生時に放電電極と対向電極板間に流れるスパーク電流は高圧電源回路の容量に比例するため、電源回路容量が大きくなれば大きくなるほどスパーク電流の値も大きくなる。スパーク時は過大電流が高圧回路内にも流れ、高圧トランス、高圧部品といった高圧回路や、高圧トランスの１次側の部品にも電気的なストレスを与えるため、回路部品の電気的ストレス緩和という面から考えると、スパーク電流を低減させるために高圧電源回路容量は小さければ小さいほど望ましいと考えられる。
【０００６】
そこで上記のような課題を解決するために、大型設備用電気集塵装置のカスタム高圧電源の都度設計都度製作を避けるため、汎用で市場に流通している小型高圧回路を複数組み合わせて使用することで、高圧電源の容量を大型化しつつ専用カスタムの設計製作を不要とし、大型高圧電源のコストを低減、納期を短縮し、かつスパーク電流を低減し、スパーク電流による回路部品の電気的ストレスも緩和する方法が検討されている。
【０００７】
従来このような大型電気集塵装置用高圧電源として、小型汎用の高圧回路を複数使用する方法としては、図４に示すような電気集塵装置がある。
【０００８】
図４の電気集塵装置は、電気集塵装置内に複数組並列配置された極板組み１０１をそれぞれ絶縁独立させる絶縁手段１０２と、各絶縁独立させた極板組みそれぞれに高圧を印加するための高圧回路分散手段１０３とにより構成されている。
【０００９】
各極板組１０１を他の極板組と絶縁独立させることで、各高圧回路分散手段１０３の出力が他の高圧回路分散手段の出力と干渉することなく高圧を印加することができる。この状態でスパークまたは接触による放電が発生した場合、スパークが発生した極板間には過渡電流が流れるが、高圧回路の容量自体が小さくかつ各電極が絶縁独立していることより他の高圧回路から干渉を受けることもないため過渡的な電流値はかなり低く抑えられる。よって集塵装置に要求される層電流の条件は満たしつつ、カスタム化による高圧回路の高価格長納期を避け、さらにスパーク発生時の高圧回路へのストレスを低減させることが可能となる（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２７２１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような従来の高圧電源回路を分散させて組み合わせて使用する方法では、高圧電源回路どうしの出力の干渉を避けるために一つの放電電極と対向電極の組み合わせを、他の電極の組み合わせから絶縁独立させる必要があり、その絶縁処理を施す際に集塵装置内部に集塵に寄与しない空間ができてしまうことで集塵性能を低下させる可能性がある、という課題がある。
【００１１】
そこで複数の高圧回路を複数並列して使用する場合でも、各電極組み合わせを絶縁処理させずに済む電気集塵装置が要求されている。
【００１２】
また複数の高圧回路の出力を放電電極に接続する場合、そのまま接続すると高圧回路の出力インピーダンスのばらつきにより、ある高圧回路から他の高圧回路へ流れる電流（以下循環電流）が流れることで印加電圧が低下し、定格電圧を負荷に印加できなくなり、また循環電流により電力を無駄に消費するという課題がある。
【００１３】
そこで一点に接続する前段に半導体を配置することで、電流の流れる方向を制限し出力インピーダンスの差による循環電流の発生を防ぎ、出力電圧を維持しつつ無駄な電力の消費を防ぐことができる。
【００１４】
また半導体には印加電圧を考慮して定格電圧を考慮したダイオード（以下高耐圧ダイオード）、あるいは定格電圧を考慮せずに別の方法で耐圧を担保するダイオード（以下低耐圧ダイオード）いずれかのダイオードを使用し電流の流れる方向を出力側方向のみに制限することで、出力電圧を維持しつつ無駄な電力の消費を防ぐことができる。
【００１５】
またダイオードを使用に際し、ダイオードを絶縁ケースに入れて高圧出力ケーブルの間に挿入し、ダイオード素子と大地間の絶縁を確保することで、低耐圧ダイオードを高圧出力に直列に挿入して使用することができる。
【００１６】
また放電電極と対向電極の間でスパークが発生した場合、放電電極と対向電極間に存在する静電容量及びインダクタンス成分の共振により過渡的な大電流が流れる。この過渡的な共振電流は周波数１ｋＨｚ以上の周期で振動することが多く、ダイオードの周波数特性によっては過渡電流が高圧回路に逆流する可能性がある、という課題がある。
【００１７】
そこで１ｋＨｚ以上の周波数特性を持ったダイオードを選定することで、スパーク時の過渡電流の高圧回路への逆流を防ぎ、高圧回路への電気的ストレスを防ぐことができる。
【００１８】
また挿入したダイオードの後段に、放電電極と対向電極と並列に定電圧ダイオードを挿入し、定電圧ダイオードをスパークによる過渡電流を流すバイパスルートとして使用することで、挿入したダイオードへの流れる過渡電流を低減し、ダイオード自体へのストレスを防ぐことができる。
【００１９】
また挿入したダイオードの後段と放電電極との間に限流抵抗を挿入することで、放電電極と対向電極が完全短絡した場合に挿入したダイオードへ高圧全電圧が印加されるのを防ぐことができる。
【００２０】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、従来のような高圧電源回路を分散させる方法で、集塵負荷を一つの放電電極と対向電極の組み合わせを、他の電極の組み合わせから絶縁独立させることを不要とできる電気集塵装置を提供することを目的としてい。
【００２１】
また各高圧出力を一点に接続する前段に半導体を配置することで、電流の流れる方向を制限し出力インピーダンスの差による循環電流の発生を防ぎ、出力電圧を維持しつつ無駄な電力の消費を防ぐことを目的としている。
【００２２】
また半導体には印加電圧を考慮して定格電圧を考慮したダイオード、あるいは定格電圧を考慮せずに別の方法で耐圧を担保するダイオードいずれかのダイオードを使用し電流の流れる方向を出力側方向のみに制限することで、出力電圧を維持しつつ無駄な電力の消費を防ぐことを目的としている。
【００２３】
またダイオードを使用に際し、ダイオードを絶縁ケースに入れて高圧出力ケーブルの間に挿入しダイオード素子と大地間の絶縁を確保することで、低耐圧ダイオードを高圧出力に直列に挿入して使用することができる。
【００２４】
また放電電極と対向電極の間で発生するスパークの過渡電流に対し、１ｋＨｚ以上の周波数特性を持ったダイオードを選定することで、スパーク時の過渡電流の高圧回路への逆流を防ぎ、高圧回路への電気的ストレスを防ぐことを目的としている。
【００２５】
また、挿入したダイオードの後段に、放電電極と対向電極と並列に定電圧ダイオードを挿入し、定電圧ダイオードをスパークによる過渡電流を流すバイパスルートとして使用することで、挿入したダイオードへの流れる過渡電流を低減し、ダイオード自体へのストレスを防ぐことを目的としている。
【００２６】
また、挿入したダイオードの後段と放電電極との間に限流抵抗を挿入することで、放電電極と対向電極が完全短絡した場合に挿入したダイオードへ高圧全電圧が印加されるのを防ぐことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の電気集塵装置は上記目的を達成するために、複数の高電圧印加手段と、放電電極と対向電極により構成される集塵手段を備え、前記複数の高電圧印加手段の高圧出力を一点接続し放電電極と接続したことを特徴とする。
【００２８】
そして本発明によれば、従来のような高圧電源回路を分散させる方法で、集塵負荷を一つの放電電極と対向電極の組み合わせを、他の電極の組み合わせから絶縁独立させることを不要とできる電気集塵装置が得られる。
【００２９】
また複数の高電圧印加手段の出力全てにおいて、高圧出力の一点接続する前段に半導体を挿入することを特徴とする。
【００３０】
そして本発明によれば、各高圧出力を一点に接続する前段に半導体を配置することで、電流の流れる方向を制限し出力インピーダンスの差による循環電流の発生を防ぎ、出力電圧を維持しつつ無駄な電力の消費を防ぐことができる電気集塵装置が得られる。
【００３１】
また半導体は高耐圧あるいは低耐圧のダイオードであることを特徴とする。
【００３２】
そして本発明によれば、ダイオードを使用し電流の流れる方向を出力側方向のみに制限することで、出力電圧を維持しつつ無駄な電力の消費を防ぐことができる電気集塵装置が得られる。
【００３３】
また半導体に耐圧が高圧出力定格電圧未満の素子を使用する場合、半導体を絶縁ケースに収納し、絶縁ケースを出力高圧ケーブル間に挿入することを特徴とする。
【００３４】
そして本発明によれば、ダイオードを使用に際し、ダイオードを絶縁ケースに入れて高圧出力ケーブルの間に挿入しダイオード素子と大地間の絶縁を確保することで、低耐圧ダイオードを高圧出力に直列に挿入して使用することができる電気集塵装置が得られる。
【００３５】
また使用するダイオードには周波数特性が１ｋＨｚ以上の素子を使用することを特徴とする。
【００３６】
そして本発明によれば、放電電極と対向電極の間で発生するスパークの過渡電流に対し、１ｋＨｚ以上の周波数特性を持ったダイオードを選定することで、スパーク時の過渡電流の高圧回路への逆流を防ぎ、高圧回路への電気的ストレスを防ぐことができる電気集塵装置が得られる。
【００３７】
また、設置したダイオードの後段において、放電電極と対向電極と並列に定電圧ダイオードを配置することを特徴とする。
【００３８】
そして本発明によれば、挿入したダイオードの後段に放電電極と対向電極と並列に定電圧ダイオードを挿入し、定電圧ダイオードをスパークによる過渡電流を流すバイパスルートとして使用することで、挿入したダイオードへの流れる過渡電流を低減し、ダイオード自体へのストレスを防ぐことができる電気集塵装置が得られる。
【００３９】
また、高圧印加出力一点接続点と放電電極との間に限流抵抗を配置することを特徴とする。
【００４０】
そして本発明によれば、挿入したダイオードの後段と放電電極との間に限流抵抗を挿入することで、放電電極と対向電極が完全短絡した場合に挿入したダイオードへ高圧全電圧が印加されるのを防ぐことができる電気集塵装置が得られる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、複数の高圧回路の各出力にダイオードを挿入することで各高圧回路どうしの出力の干渉を防ぎ、各放電電極と対向電極を他の電極と絶縁独立を不要と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】
【００４２】
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、複数の高電圧印加手段と、放電電極と対向電極により構成される集塵手段を備え、前記複数の高電圧印加手段の高圧出力を一点接続し放電電極と接続したことを特徴としたものであり、従来のような高圧電源回路を分散させる方法で、集塵負荷を一つの放電電極と対向電極の組み合わせを、他の電極の組み合わせから絶縁独立させることを不要とできるという作用を有する。
【００４３】
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、また複数の高電圧印加手段の出力全てにおいて、高圧出力の一点接続する前段に半導体を挿入することを特徴としたものであり、各高圧出力を一点に接続する前段に半導体を配置することで、電流の流れる方向を制限し出力インピーダンスの差による循環電流の発生を防ぎ、出力電圧を維持しつつ無駄な電力の消費を防ぐことができるという作用を有する。
【００４４】
本発明の請求項３、４、５記載の発明は、上記目的を達成するために、また半導体は高耐圧あるいは低耐圧のダイオードであることを特徴としたものであり、ダイオードを使用し電流の流れる方向を出力側方向のみに制限することで、出力電圧を維持しつつ無駄な電力の消費を防ぐことができるという作用を有する。
【００４５】
本発明の請求項６記載の発明は、上記目的を達成するために、半導体に耐圧が高圧出力定格電圧未満の素子を使用する場合、半導体を絶縁ケースに収納し、絶縁ケースを出力高圧ケーブル間に挿入することを特徴としたものであり、ダイオードを使用に際し、ダイオードを絶縁ケースに入れて高圧出力ケーブルの間に挿入しダイオード素子と大地間の絶縁を確保することで、低耐圧ダイオードを高圧出力に直列に挿入して使用することができるという作用を有する。
【００４６】
本発明の請求項７記載の発明は、上記目的を達成するために、使用するダイオードには周波数特性が１ｋＨｚ以上の素子を使用することを特徴としたものであり、放電電極と対向電極の間で発生するスパークの過渡電流に対し、１ｋＨｚ以上の周波数特性を持ったダイオードを選定することで、スパーク時の過渡電流の高圧回路への逆流を防ぎ、高圧回路への電気的ストレスを防ぐことができるという作用を有する。
【００４７】
本発明の請求項８記載の発明は、上記目的を達成するために、設置したダイオードの後段において、放電電極と対向電極と並列に定電圧ダイオードを配置することを特徴としたものであり、挿入したダイオードの後段に放電電極と対向電極と並列に定電圧ダイオードを挿入し、定電圧ダイオードをスパークによる過渡電流を流すバイパスルートとして使用することで、挿入したダイオードへの流れる過渡電流を低減し、ダイオード自体へのストレスを防ぐことができるという作用を有する。
【００４８】
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、高圧印加出力一点接続点と放電電極との間に限流抵抗を配置することを特徴としたものであり、挿入したダイオードの後段と放電電極との間に限流抵抗を挿入することで、放電電極と対向電極が完全短絡した場合に挿入したダイオードへ高圧全電圧が印加されるのを防ぐことができるという作用を有する。
【００４９】
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。
【００５０】
（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、高電圧印加手段として複数の高圧回路１と、集塵手段としての放電電極２と対向電極３、半導体としてのダイオード４により構成されている。
【００５１】
複数の高圧回路１の出力段にそれぞれダイオード４を挿入する。これらダイオード４の後段（カソード）で高圧印加手段の出力を一点接続し、放電電極２と接続する。
【００５２】
高圧回路１にはそれぞれ出力のインピーダンス差が存在する。ダイオード４がない場合、そのインピーダンス差により高圧回路の出力間に電位差が発生し、出力インピーダンスの高いほうから出力インピーダンスの低い方に電流が流れる。この循環電流が流れることで一点接続後の高圧出力電圧は低下することになる。
【００５３】
また、放電電極２と対向電極３の間に流れる放電電流は大きければ大きいほど集塵性能は上がるとされているが、この循環電流は放電電流と無関係で別のルートに流れるため、集塵性能に寄与することなくただ消費されるのみとなる。インピーダンス差が大きければ大きいほど印加電圧は下がり、循環電流が増えることになる。
【００５４】
そこでダイオード４を高圧回路１の出力段に、一点接続する前段に挿入する。ダイオード４の作用により電流が放電電極２から高圧回路側に逆流することがなくなり、循環電流の発生を防ぐことで印加電圧の低下を防ぎつつ、無駄な電力の消費を防ぐことができる。
【００５５】
ダイオード４に高耐圧ダイオードを使用する場合は、ダイオード自体が耐圧を持っているため高圧側に配置する場合でも特別絶縁に配慮する必要はないが、高耐圧品は高価かつその特殊性ゆえ入手性がよくない、という側面がある。そこで今回汎用安価で入手性も優れる低耐圧のダイオードを使用することを考える。
【００５６】
低耐圧ダイオードを絶縁ケースに入れて大地間との絶縁を確保し、高圧回路１の各出力と放電電極２を接続する高圧ケーブルの中間に挿入するようにする。挿入位置は高圧回路１の各出力点と、一点接続する間までに挿入する。
【００５７】
放電電極２と対向電極３の間に流れる放電電流は、大型電気集塵装置であってもその印加電圧の高さより必要とされる電流値はｍＡオーダーの電流値であることがほとんどである。よって大地間との絶縁さえ確保できれば、順電流が低いため汎用の低圧ダイオードを使用することができる。ここではダイオード４を絶縁ケースに入れて高圧ケーブル間に挟み込む方法を提示しているが、高圧回路基板上でもダイオード４と大地間で絶縁を確保できる方法があれば、その方法で実施しても問題ない。
【００５８】
また放電電極２と対向電極３の間でスパークが発生すると、短い時間ではあるが過渡的な大電流が流れる。この過渡電流は放電電極２と対向電極３の間に存在する静電容量と、高圧回路１と放電電極２、対向電極３を接続するケーブル内のインダクタンス成分により構成される共振電流であるが、ピークの電流値は定格電流の数十倍以上となる。この過渡電流はμｓｅｃオーダーの時間内に減衰振動する性質を持つ。この過渡電流は振動電流なのでプラスマイナス交互に流れるために負荷側から高圧回路側にも電流が流れ、ピーク値が高いために高圧回路、また高圧トランスを介しての１次側低圧回路にも電気的なストレスを与える。今回使用するダイオード４に高周波特性を持つ素子を選定し、周波数特性としては１ｋＨｚ以上のものを選定することで、過渡電流の振動周期に対応することができる。ダイオード４が過渡電流の振動周期に対応することで、スパーク過過渡電流を負荷側に逆流することを防止し、高圧回路及び１次側低圧回路へのストレスを低減させることができる。
【００５９】
（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、高電圧印加手段として複数の高圧回路１、集塵手段としての放電電極２と対向電極３、半導体としてのダイオード４、定電圧ダイオード６より構成されている。
【００６０】
定電圧ダイオード６を高圧回路１の各出力の一点接続点と、放電電極２の間で、放電電極２及び対向電極３と並列に挿入する。
【００６１】
定電圧ダイオード６を挿入することで、スパーク時に発生する過渡電流がダイオード４に流れる電流を定電圧ダイオード６にも流し消費させるようにする。これによりダイオード４に流れる過渡電流を緩和し、ダイオード４への電気的ストレスを軽減でき、ダイオード４への電気的負担を軽減することで、ダイオード４に期待される過渡電流の逆流防止効果をより高めることができる。
【００６２】
ここでは定電圧ダイオードの使用を提示しているが、同様の作用を持つ半導体であれば何を使っても差し支えない。また放電電極２と対向電極３の間に印加される電圧値によっては、１本の定電圧ダイオードで実現が難しいがある。この場合は複数の定電圧ダイオードを直列に接続することで高い印加電圧にも対応することができる。
【００６３】
（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、高電圧印加手段として複数の高圧回路１、集塵手段としての放電電極２と対向電極３、半導体としてのダイオード４、定電圧ダイオード６、限流抵抗７により構成されている。
【００６４】
図３に示すように、高圧回路１の各出力の出力接続点と、放電電極２との間に限流抵抗７を挿入する。放電電極２と対向電極３とが導電性の異物の混入等により完全短絡した場合、高圧回路出力に抵抗成分がないとダイオード４に印加全電圧がかかる可能性がある。そこで限流抵抗７を挿入しておくと、放電電極２と対向電極３が完全短絡した場合でも限流抵抗７で印加電圧を分担するため、ダイオード４に印加全電圧がかかることを防ぐことができる。なお、限流抵抗７は両端に全電圧がかかることを考慮して、そのスペックを選定する必要がある。
【００６５】
また限流抵抗７を配置する位置としては、放電電極２と対向電極３が短絡した際のダイオード４への全電圧印加を防止する目的ならば高圧回路のどの部分に配置してもかまわないが、限流抵抗７によりスパーク時の過渡電流も消費されダイオード４への負担も小さくなるため、ダイオード４の後段に配置する方がスパーク電流に対するダイオード４及び高圧回路へのストレス低減、という点でより効果が高い。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、浮遊粒子を捕集する大型の電気集塵装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【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】従来例の電気集塵装置の構成図
【符号の説明】
【００６８】
１  高圧回路
２  放電電極
３  対向電極
４  ダイオード
５  絶縁ケース
６  定電圧ダイオード
７  限流抵抗
【図１】
2010221175.tif 000003
【図２】
2010221175.tif 000004
【図３】
2010221175.tif 000005
【図４】
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