(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の直流高圧電源と、この第１の直流高圧電源に接続されたコンデンサと、スイッチング素子とダイオードとの逆並列接続体と、共振用インダクタンスとからなるパルス発生回路を備えると共に、集塵電極に接続されている第２の直流高圧電源、及び前記集塵電極に接続されてその電圧を検出し得る検出回路を備え、前記パルス発生回路のパルス出力を前記第２の直流高圧電源の出力電圧に重畳して前記集塵電極に印加する電気集塵機用パルス電源装置において、
前記検出回路は、所用個数直列に接続されている抵抗とこれら抵抗のそれぞれに直列接続されているコンデンサと前記抵抗に１次巻線が直列に接続されている電流変成器とからなり、前記集塵電極の電圧の波形に対応する電流変化分を前記電流変成器の２次巻線を介して検出し、
検出された前記電流変化分が所定の値を越えたとき前記集塵電極にスパークが発生したものとして弁別するスパーク弁別回路を前記電流変成器の前記２次巻線に接続していることを特徴とする電気集塵機用パルス電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電気集塵機用パルス電源装置に関するものであり、特にスパーク検出回路とその調整の簡略化、検出の高速化のための回路を備えた電気集塵機用パルス電源装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
パルス荷電式電気集塵機は、集塵電極をコンデンサとし、共振インダクタンスもしくはトランスのもれインダクタンスとの直列共振を利用したものであり、高抵抗ダストの逆電離作用に対抗して集塵効率を上げることができ、かつ共振エネルギーが電源に帰還電流として回収されるので効率が高い。
【０００３】
このパルス荷電式電気集塵機のパルス発生回路においては、スイッチング素子をトリガすることにより正方向の正弦半波状共振電流が流れ、電圧パルスが発生する。パルス電圧が増加している時間はスイッチング素子であるサイリスタに電流が流れ、パルス電圧がピークを過ぎると、サイリスタと逆並列に接続されている帰還用ダイオードに負方向の正弦半波電流に切り替わり、サイリスタではこの逆電流期間に逆バイアスがかかり、ターンオフする。電気集塵機の電極間ではスパークがあり、オフ状態となってもサイリスタの回復時間が経過する前に電気集塵機内にスパークが発生する場合、サイリスタはゲート供給されない状態で強制的にオンし、破壊する可能性がある。この対策方法として、電気集塵機内のスパーク発生を検出しサイリスタを再度トリガする必要があり以下のようなスパーク検出をしていた。
【０００４】
集塵電極の両端に抵抗器による分圧器を接続して、電圧を検出する。集塵電極に印加される電圧は、直流高圧に高圧パルスが重畳された波形であり、ときにはスパークが発生する。これらの波形は直流分から１ＭＨｚ程度までの周波数成分を含んでおり、単に抵抗器のみの分圧器では、波形に比例したより正しい検出はできない。なぜなら、分圧器を構成する抵抗器は、印加電圧が高いので多数直列接続しなければならなくて、そのため純粋な抵抗分だけでなく、不揃いのインダクタンス分や静電容量分との複雑な回路網となるからである。そこで従来は、分圧器を構成する抵抗器にそれぞれ並列にコンデンサを接続して、補正を行っている。
【０００５】
そしてこの補正をした分圧器により集塵電極の電圧を検出し、スパーク発生のときには、基準電圧の値に対して検出電圧が越えることによりスパーク発生と認めるものである。しかしながら、パルスの基本周波数は１０ｋＨｚ程度であり、一方スパークの波形は１ＭＨｚ程度の周波数に相当するため、これだけの広い周波数に対して平坦な特性になるように、分圧器を調整補正することは困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電気集塵機用パルス電源装置において、集塵電極間のスパークの検出について、より完全な検出作用をしてスイッチング素子を安全に動作させることを目的とする。
【０００７】
【問題を解決するための手段】
前述のような問題を解決するため，第１の直流高圧電源と、この第１の直流高圧電源に接続されたコンデンサと、スイッチング素子とダイオードとの逆並列接続体と、共振用インダクタンスとからなるパルス発生回路を備えると共に、集塵電極に接続されている第２の直流高圧電源、及び前記集塵電極に接続されてその電圧を検出し得る検出回路を備え、前記パルス発生回路のパルス出力を前記第２の直流高圧電源の出力電圧に重畳して前記集塵電極に印加する電気集塵機用パルス電源装置において、前記検出回路は、所用個数直列に接続されている抵抗とこれら抵抗のそれぞれに直列接続されているコンデンサと前記抵抗に１次巻線が直列に接続されている電流変成器とからなり、前記集塵電極の電圧の波形に対応する電流変化分を前記電流変成器の２次巻線を介して検出し、検出された前記電流変化分が所定の値を越えたとき前記集塵電極にスパークが発生したものとして弁別するスパーク弁別回路を前記電流変成器の前記２次巻線に接続していることを特徴とする電気集塵機用パルス電源装置検出された前記電流変化分が所定の値を越えたとき前記集塵電極にスパークが発生したものとして弁別するスパーク弁別回路を前記電流変成器の前記２次巻線に接続していることを特徴とする電気集塵機用パルス電源装置を提供するものである。
【０００８】
【実施例】
図１は、本発明に係る電気集塵機用パルス電源装置の一実施例である。直流高圧電源１とチョークコイル２とコンデンサ３とスイッチング素子であるサイリスタ４とインダクタンス６と変圧器８とにより高圧パルスを発生する。サイリスタ４には逆並列にダイオード５が接続されて、共振作用によりサイリスタ４の印加電圧の極性が反転したときに導通して保護する。この高圧パルスを変圧器７の二次側で、コンデンサ８を介して直流高圧電源１０に重畳して集塵電極９に荷電する。集塵電極９の両端には検出回路１２が接続されており、この検出信号の一つはモニタ回路４０に送られ、もう一つの検出信号はスパーク弁別回路２０に送られ、さらに制御回路３０に送られる。
【０００９】
スパーク弁別回路２０がスパーク発生の信号を送出すると、その信号を受けて制御回路３０ではサイリスタ４の点弧信号について、破壊を防止する動作をする。
【００１０】
モニタ回路４０は、集塵電極９の間のパルス波形に比例した電圧を発生して、電気集塵機の運転操作に資する。
【００１１】
図２は、本発明に係る電気集塵機用パルス電源装置の一実施例の部分詳細図であって、検出回路１２とこれに接続される具体的な回路を示してある。
【００１２】
検出回路１２の内部は、抵抗器１３０１、１３０２、…、１３２０の２０個の抵抗器を直列接続し、これらにそれぞれ２０個のコンデンサ１４０１、１４０２、…、１４２０個を接続する。そして抵抗器１３２０の一端に変流器１５の一次側を接続し、変流器１５の一次側他端は抵抗器１６とコンデンサ１７の並列接続体に接続する。変流器１５の二次側は、２芯シールド線１８によりスパーク弁別回路２０の入力まで延長される。また、抵抗器１６、の両端はシールド線１９によりモニタ回路４０の入力まで延長される。
【００１３】
スパーク弁別回路２０は、変流器１５の二次側が２芯シールド線１８により延長されて抵抗器２０６  に接続される。この抵抗器２０６  の両端には検出回路１２に流れる電流の変化分に比例した信号電圧が発生する。さらにダイオード２０５  を介して抵抗器２０４  とコンデンサ２０３  との並列回路に送られるとともに、コンパレータ２０１  の＋入力端子に接続される。ダイオード２０５  はスパーク検出に必要な極性の信号だけを取り出し、コンデンサ２０３  は抵抗器２０４  に送られた信号電圧のうち不要な高周波成分を除去する。コンパレータ２０１  の−入力端子は基準電圧２０２  に接続される。したがって検出回路１２に流れる電流の変化分に比例した信号電圧が基準電圧２０２  の値を越えるときに、コンパレータ２０１  の２０９  はＨレベルになる。なお、抵抗器２０６  に並列に接続され、互いに直列接続された定電圧ダイオード２０７  、２０８  は過大な電圧が発生するのを抑制するためのものである。
【００１４】
モニタ回路４０は、検出回路１２の中の抵抗器１６の両端に発生した電圧を演算増幅器４０１  の＋端子に接続する。抵抗器４０３  とコンデンサ４０２  は、等価的には抵抗器１６と並列に接続されており、調整用のものである。この演算増幅器４０１  の−入力端子は出力端子に接続されており、いわゆるボルテージフォロワ回路またはバッファ回路と呼ばれる回路を形成し、＋入力端子とコモン線間の電圧に比例した電圧を出力端子４０４  に発生させる。
【００１５】
図３は、本発明の係る電気集塵機用パルス電源装置の動作を説明するための波形図であり、（ａ）  は検出回路１２の印加電圧を示し、（ｂ）  はコンパレータ２０１  の＋入力端子の電圧を示し、（ｃ）  はスパーク弁別回路２０の出力端子２０９  の電圧を示し、（ｄ）  はモニタ回路４０の出力端子４０４  の電圧を示す。
【００１６】
図３（ａ）  において、検出回路１２に印加される電圧は時刻ｔ１からｔ２までの間にパルス電圧が発生する。この時刻ｔ２においてパルス電圧の絶対値は極大となる。また時刻ｔ４において再びパルスが発生する過程でスパークが発生して電圧は急峻に一旦ゼロになり、減衰性振動波形をもって収まる。
【００１７】
図３（ｂ）  においては、上記（ａ）  の波形に対応する電流変化分が示される。時刻ｔ２からｔ３までは、わずかに正の曲線が現れるが、基準電圧２０２  の値より低い。つぎにスパークが発生する時刻ｔ５では急峻な立上がり波形に対応して検出回路１２の電流変化分が大きい値となって現れる。この値は基準電圧２０２  の値を越える。したがって図３（ｃ）  に示すようにスパーク弁別回路２０の出力端子２０９  は時刻ｔ５でＨレベルとなる。
【００１８】
図３（ｄ）  においては、演算増幅器４０１  の出力電圧を示し、検出回路１２の印加電圧にほぼ比例した波形が現れる。この波形はモニタとして利用される。
【００１９】
検出回路１２の構成部品の定数については、なるべく電流値が小さくなるように選ぶと消費電力を低く抑えることができて好都合である。しかしあまりに高い値の抵抗器と小さい静電容量のコンデンサとでは、その検出信号と外来雑音信号との差異がなくなり、障害を受けることにもなる。したがって消費電力と雑音回避との間で比較考慮することになる。コンデンサは直列合成静電容量で数十ピコファラッドから数千ピコファラッドの値で選び、抵抗器は直列総抵抗値で数百メグオームに選べのが一般的である。そして抵抗器の分圧比と、コンデンサの分圧比（静電容量の逆比）とを近い値に選ぶと、好ましい作用が得られる。
【００２０】
図４は他の実施例であり、図１に示す実施例との違いは、直流高圧電源１の電圧をより高く選定することにより、変圧器７を省き、コンデンサ３の機能をコンデンサ８に吸収させることと、スイッチング素子の接続位置を移動させたものである。トポロジー的には、図１に示す実施例と同様であり、同様に作用し、効果が得られる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は以上説明したような特徴を有するので、１０ｋＨｚ程度の周波数帯域の検出回路に変流器を追加するだけで簡単な回路構成、簡単な調整で高速スパーク検出が可能となる。高速スパーク検出が可能となったので、パルス発生のスイッチング素子の信頼性を高めることができる。従来のスパーク検出回路では、起動時やスパーク後の再起動時にも、感知出力してしまうので、抑制回路が別に必要になる。本発明ではその問題がないので、回路が単純化する。また、従来はスパーク検出を１〜２μｓで応答させるには、１ＭＨｚ以上の周波数帯域の検出回路が必要であり、回路の構成、調整に大きなコストと工数がかかたが、本発明では簡単な調整で済み経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気集塵機用パルス電源装置の一実施例である。
【図２】本発明に係る電気集塵機用パルス電源装置の一実施例の部分詳細図である。
【図３】本発明に係る電気集塵機用パルス電源装置の動作を説明するための波形図である。
【図４】本発明に係る電気集塵機用パルス電源装置の他の実施例である。
【符号の説明】
１…直流高圧電源    ２…チョークコイル    ３…コンデンサ
４…サイリスタ      ５…ダイオード        ６…インダクタンス
７…変圧器      ８…コンデンサ        ９…集塵電極    １０…直流高圧電源
１２…検出回路    １５…変流器          １８…２芯シールド線
２０…スパーク弁別回路    ４０…モニタ回路
２０１  …コンパレータ      ４０１  …演算増幅器
【図１】
0003592852.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003592852.tif 000004
【図４】
0003592852.tif 000005