特許 7363009 電気集塵装置用の電源制御システム、電気集塵装置、及び、その運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-10

(45)【発行日】2023-10-18

(54)【発明の名称】電気集塵装置用の電源制御システム、電気集塵装置、及び、その運転方法

(51)【国際特許分類】

   B03C 3/68 20060101AFI20231011BHJP

【ＦＩ】

B03C3/68 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021043234

(22)【出願日】2021-03-17

(65)【公開番号】P2021159912

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2023-04-11

(31)【優先権主張番号】P 2020064740

(32)【優先日】2020-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】596032177

【氏名又は名称】住友金属鉱山エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 幸洋

(72)【発明者】

【氏名】竹脇 政春

(72)【発明者】

【氏名】阿部 丈晴

(72)【発明者】

【氏名】鎌田 茂

【審査官】目代 博茂

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０１１２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２７１０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０５２３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５２４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２０６００１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０３Ｃ３／００－１１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気集塵装置用の電源制御システムであって、
電源と、前記電源とは離間して配置される制御コマンド発信器と、を備え、
前記電源は、
スイッチング素子として絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を備える直流高電圧電源と、
前記制御コマンド発信器に入力された一次コマンドに従って、前記直流高電圧電源からの荷電方式について連続荷電と間欠荷電とを切り替える電圧制御及び前記間欠荷電が行われる際の荷電時間と非荷電時間の組合せを変更する電圧制御を実行するプログラムがインストールされていて、前記プログラムによって前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の動作を制御する電圧制御部と、
前記プログラムに前記動作を実行させるコマンドであってプログラム言語によるプログラム用コマンドを外部から入力することができるプログラム用コマンド入力部と、を備えてなり、
前記制御コマンド発信器は、前記プログラム言語に翻訳される前段階の自然言語又は記号による一次コマンドを入力可能な一次コマンド入力部と、該一次コマンドを前記プログラム用コマンドに変換するプログラム用コマンド生成部と、該プログラム用コマンドを、前記プログラム用コマンド入力部に向けて出力するプログラム用コマンド出力部と、を有する、
電源制御システム。

【請求項2】

請求項１に記載の電源制御システムと、電気集塵機本体と、を備える、電気集塵装置。

【請求項3】

請求項２に記載の電気集塵装置の運転方法であって、
下記（ｉ）乃至（ｉｉｉ）の処理を順次行う処理フローにより、異常放電消去処理を行う、電気集塵装置の運転方法。
（ｉ） 前記電源の出力電圧の値が、所定の閾値以下となった場合に、低電圧検出信号が出力される。
（ｉｉ） 前記低電圧検出信号が出力されている間、前記電源からの出力を遮断した後に前記電気集塵機本体に該出力を再投入する制御が、所定周期毎に繰り返し実行される。
（ｉｉｉ） 前記低電圧検出信号の出力が開始したとき、計時動作が開始され、計時時間が第１の所定時間になったとき、異常放電消去信号が出力され、前記電源の出力を完全に遮断する制御が実行される。

【請求項4】

更に、下記（ｉＡ）乃至（ｉｉｉＡ）の処理を併せて順次行う処理フローにより、異常放電消去処理を行う、請求項３に記載の電気集塵装置の運転方法。
（ｉＡ） 前記電源の出力電圧の値が、所定の閾値以下となった場合に、低電圧検出信号が出力され、該低電圧検出信号が出力されると、タイマは計時動作を開始する。
（ｉｉＡ） 前記タイマによる計時時間が第１の所定時間を経過したときに、異常放電消去信号が出力され、前記電源の出力を完全に遮断する制御が実行される。但し、前記タイマによる計時動作の継続中に、前記電源の出力電圧の値が、所定の閾値以上に回復している時間が第２の所定時間以上継続した場合には、計時動作を停止しタイマによる計時時間を０Ｓにリセットする。
（ｉｉｉＡ） 前記回復している時間が、前記第２の所定時間以下の場合は、回復とみなさず、計時動作を継続し、タイマによる計時時間が前記第１の所定時間になったとき、異常放電消去信号が出力され、前記電源の出力を完全に遮断する制御が実行される。

【請求項5】

請求項３又は４に記載の電気集塵装置の運転方法であって、
前記電源に対する、前記異常放電消去処理のための電圧制御を含む全ての電圧制御を、前記制御コマンド発信器からの遠隔通信によって行う、
電気集塵装置の運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気集塵装置用の電源制御システム、電気集塵装置、及び、その運転方法に関する。本発明は、より詳しくは、電気集塵装置用の電源制御システムであって、スイッチング素子として絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を備える直流高電圧電源を制御する電源制御システムと、そのようなシステムを備えてなる電気集塵装置、及び、その運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気集塵装置は、硫酸ミスト処理やアルミニウム精錬排ガス処理のみならず廃棄物焼却プロセス等において発生する廃ガスから、有害なダストやミストを捕集する目的で使用されている（特許文献１～３参照）。

【0003】

このような電気集塵装置においては、重金属を含むダストの集塵効率を高めることが要求される。集塵効率を高める一般的な手法としては、集塵極と放電極との電圧、即ち、放電極に対する印加電圧を一定電圧以上（一例として７０ｋＶ以上）の高電圧とする手法が知られている。

【0004】

このような高電圧で運転する電気集塵装置の電源として、スイッチング素子として絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を備える直流電源（以下、本明細書において「ＩＧＢＴ電源」とも称する）を好ましく用いることができる（特許文献４参照）。

【0005】

しかしながら、現時点において、「ＩＧＢＴ電源」は、複雑な制御を行うプログラムが、デフォルトの構成として内蔵されているものしか市場に存在せず、外部装置から入力することができるコマンドは、ごく単純なコマンド（例えば、電圧の上昇又は降下の二者択一のコマンド等）に限定されているのが実態であった。

【0006】

上記実態により、「ＩＧＢＴ電源」を備える電気集塵機においては、例えば、特許文献４に開示されているような「間欠荷電処理」や、「グロー消去処理」等、複雑な電圧制御が求められる処理を十分な精度で行うことは未だ困難であり、「ＩＧＢＴ電源」の採用によって本来享受しうるべき様々な付帯効果を十分に享受できていないことが問題視されていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００７－１９６１５９号公報

【文献】特開２００２－１１９８８９号公報

【文献】特公平６－９１９６５号公報

【文献】特開２０２０－１１２０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、電気集塵装置において、直流高電圧電源として好適な「ＩＧＢＴ電源」を採用する場合に、プログラムによって実行される複雑な電圧制御処理を、より高速且つより高精度で行えるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明者は、電気集塵装置において、高電圧を発生させる直流高電圧電源を構成するスイッチング素子として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いる場合において、電圧制御プログラムに外部から入力する一次コマンドを、予め、当該プログラムに対する適切な言語に変換する機能を有する制御コマンド発信器を、ＩＧＢＴ型の電源とは別途の外部装置として新たに導入配置することによって、上記問題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。

【0010】

（１） 電気集塵装置用の電源制御システムであって、電源と、前記電源とは離間して配置される制御コマンド発信器と、を備え、前記電源は、スイッチング素子として絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を備える直流高電圧電源と、プログラムによって該絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の動作を制御する電圧制御部と、プログラム言語によるプログラム用コマンドを外部から入力することができるプログラム用コマンド入力部と、を備えてなり、前記電圧制御部は、前記制御コマンド発信器に入力された一次コマンドに従って、電圧制御を実行するプログラムがインストールされていて、前記制御コマンド発信器は、前記一次コマンドを入力可能な一次コマンド入力部と、該一次コマンドを前記プログラム用コマンドに変換するプログラム用コマンド生成部と、該プログラム用コマンドを前記プログラム用コマンド入力部に向けて出力するプログラム用コマンド出力部と、を有する、電源制御システム。

【0011】

（１）の発明によれば、電気集塵装置の電源として、「ＩＧＢＴ電源」を採用する場合において、プログラムによって実行される複雑な電圧制御処理を、より高速且つより高精度で行えるようにすることができる。

【0012】

（２） 前記電圧制御が、前記直流高電圧電源からの荷電方式について連続荷電と間欠荷電とを切り替える制御である、（１）に記載の電源制御システム。

【0013】

（２）の発明によれば、（１）の電源制御システムにおいて、「間欠荷電処理」や、「グロー消去処理」等のために、プログラムによって実行される複雑な電圧制御処理を、より高速且つより高精度で行えるようにすることができる。

【0014】

（３） 前記電圧制御が、前記間欠荷電が行われる際の荷電時間と非荷電時間の組合せを変更する制御である、（２）に記載の電源制御システム。

【0015】

（３）の発明によれば、（２）の電源制御システムにおいて、「間欠荷電処理」や、「グロー消去処理」等のために、プログラムによって実行される複雑な電圧制御処理を、更に、より高速且つより高精度で行えるようにすることができる。

【0016】

（４） （１）から（３）の何れかに記載の電源制御システムを備える、電気集塵装置。

【0017】

（４）の発明によれば、（１）から（３）の何れかに記載の電源制御システムの奏する上記効果を享受して、高電圧電源に適した「ＩＧＢＴ電源」の特性を十分に引き出しながら、「間欠荷電処理」や、「グロー消去処理」等のためにプログラムによって実行される複雑な電圧制御処理を十分な精度で行うことができる電気集塵装置を構成することができる。

【0018】

（５） （４）に記載の電気集塵装置の運転方法であって、下記（ｉ）乃至（ｉｉｉ）の処理を順次行う処理フローにより、異常放電消去処理を行う、電気集塵装置の運転方法。
（ｉ） 前記電源の出力電圧の値が、所定の閾値以下となった場合に、低電圧検出信号が出力される。
（ｉｉ） 前記低電圧検出信号が出力されている間、前記電源からの出力を遮断した後に前記電気集塵機本体に該出力を再投入する制御が、所定周期毎に繰り返し実行される。
（ｉｉｉ） 前記低電圧検出信号の出力が開始したとき、計時動作が開始され、計時時間が第１の所定時間になったとき、異常放電消去信号が出力され、前記電源の出力を完全に遮断する制御が実行される。

【0019】

（５）の発明によれば、（４）に記載の電気集塵装置において、上記の各所定時間を適切に設定することで、火災の発生等によって電気集塵機本体の集塵極が損傷されたり焼失してしまう前に、電気集塵機本体に対する直流高電圧電源の出力電圧Ｖの印加を停止することが可能になる。このようにして、電気集塵機本体の集塵電極の損傷や焼失が適切に防止され、ひいては、電気集塵機本体の火災発生が適切に防止される。

【0020】

（６） 下記（ｉＡ）乃至（ｉｉｉＡ）の処理を併せて順次行う処理フローにより、異常放電消去処理を行う、（５）に記載の電気集塵装置の運転方法。
（ｉＡ） 前記電源の出力電圧の値が、所定の閾値以下となった場合に、低電圧検出信号が出力され、該低電圧検出信号が出力されると、タイマは計時動作を開始する。
（ｉｉＡ） 前記タイマによる計時時間が第１の所定時間を経過したときに、異常放電消去信号が出力され、前記電源の出力を完全に遮断する制御が実行される。但し、前記タイマによる計時動作の継続中に、前記電源の出力電圧の値が、所定の閾値以上に回復している時間が第２の所定時間以上継続した場合には、計時動作を停止しタイマによる計時時間を０Ｓにリセットする。
（ｉｉｉＡ） 前記回復している時間が、前記第２の所定時間以下の場合は、回復とみなさず、計時動作を継続し、タイマによる計時時間が前記第１の所定時間になったとき、異常放電消去信号が出力され、前記電源の出力を完全に遮断する制御が実行される。

【0021】

（６）の発明によれば、（５）に記載の電気集塵装置において、異常放電が消去して、電気集塵機本体の集塵電極の損傷や焼失のおそれがなくなったと判断できる時間に基づいて、第２の所定時間を設定することで、上述の火災等の発生を防止しつつ、尚且つ、異常放電の誤検出を防止して、電気集塵機本体に対する直流高電圧電源の出力電圧Ｖの不必要な印加停止を回避して、安全性、安定性を保持したまま、電気集塵機本体の運転の作動効率もより良好に維持することができる。

【0022】

（７） （５）又は（６）に記載の電気集塵装置の運転方法であって、前記電源に対する、前記異常放電消去処理のための電圧制御を含む全ての電圧制御を、前記制御コマンド発信器からの遠隔通信によって行う、電気集塵装置の運転方法。

【0023】

（７）の発明によれば、（５）又は（６）に記載の電気集塵装置において、異常放電消去処理のみを、制御コマンド発信器からの外部信号により制御するに止まらず、電気集塵装置の電源に対する全ての電圧制御を遠隔通信によって行い、それらの制御の一部に異常放電消去処理機能等の付加機能も付帯させる制御フローとすることとした。これによれば、異常放電消去処理機能の応答遅れをより少なくして、動作速度をより早めて迅速にすることができ、電気集塵機本体の運転の作動効率を更に良好に維持することができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、電気集塵装置の電源として、高電圧電源として好適な「ＩＧＢＴ電源」を採用する場合において、プログラムによって実行される複雑な電圧制御処理を、より高速且つより高精度で行えるようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の電気集塵装置用の電源制御システムを備える、電気集塵装置の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の電気集塵装置用の電源制御システムの構成を示すブロック図である。

【図3】従来の電気集塵装置用の電源制御システムの構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の電気集塵装置用の電源制御システムを備える、電気集塵装置の断面図である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、相互に略直角の別々の方向からみた断面図である。

【図5】図４の電気集塵装置を構成する電気集塵機本体の筺体内部の構成を示す斜視図である。

【図6】図４の電気集塵装置を構成する直流高電圧電源の構成を示す部分断面図である。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、相互に略直角の別々の方向からみた断面図である。

【図7】本発明の電気集塵装置用の電源制御システムを構成する電源の電力変換回路の回路構成を示す等価回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

＜電気集塵装置＞
本発明の電気集塵装置は、本発明独自の電源制御システムを電気集塵機本体に設置することにより構成することができる。

【0027】

本発明の実施形態の一つである電気集塵装置１０は、従来の電気集塵装置同様、各種の排ガス中に微粒子として含有される有害なダストやミストを捕集する目的で使用される。この電気集塵装置１０は、図１に示す通り、電気集塵機本体１と、電源制御システム２と、を含んで構成される。

【0028】

そして、電気集塵装置１０は、従来とは異なる構成からなる電源制御システムである電源制御システム２を備える点を構成上の主たる特徴とする。電気集塵装置１０においては、電源制御システム２を備えることにより、従来、実現が困難であった「ＩＧＢＴ電源」における複雑且つ高精度な電圧制御が実現されている。

【0029】

［電気集塵装置本体］
電気集塵装置１０を構成する電気集塵機本体１は、上部ケーシング１１、側部ケーシングとしても機能する集塵極１２、下部ケーシング１３、及び、架構１４と、を有する。上部ケーシング１１、集塵極１２、及び、下部ケーシング１３が、上方からその順番で組合されることによって、電気集塵機本体１の筺体が構成される。電気集塵機本体１の筺体は、通常、架構１４により、地上から所定距離だけ上方に離間して固定されている。

【0030】

電気集塵機本体１の筺体の材質の好ましい一例としては、導電性のＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）を挙げることができる。電気集塵装置１０で処理される被処理廃ガスには、有害なダストやミストの他に、例えばフッ酸や亜硫酸ガス等のいわゆる腐食性物質を含有する場合があるため、近年では、電気集塵装置のケーシングや集塵極等の接ガス部分を構成する材料として、従来の金属材料に替わって導電性の繊維強化プラスチックが採用されている。ＦＲＰを採用することで、主に耐食性を強化し、尚且つ、高耐食性金属材料よりも安価に製作することが可能になっている。

【0031】

尚、電気集塵装置１０では、後に詳しく説明する通り、高電圧での運転時においても、火花放電に起因する火災発生を十分に防止することができるので、ガスが接する部材の素材として、導電性のＦＲＰを採用し易くなっている。これにより、この部分の腐食がより確実に防止され、その結果、電気集塵機本体１の長期耐久性を向上させることができる。

【0032】

電気集塵機本体１の筺体内部には、図５に示すように、上部グリッド１２１、集塵極１２、下部グリッド１２２、電極ロッド１２３、放電線１２４、ウェイト１２５、上向きスプレーノズル１２６、及び、洗浄用配管１２７が設けられている。上部グリッド１２１、集塵極１２、及び、下部グリッド１２２は、上方から、その順番で相互に所定距離だけ離間して、水平方向に相互に略平行となるように配設されている。

【0033】

集塵極１２は、図５に示すように、角筒を単位（本明細書においては、このような単位を「室」と称する）として、複数の「室」を繰り返し連続して配置することによって構成されている。具体的には、縦方向にＮ個の単位が繰り返し連続して配置されていて、横方向にＭ個の単位が繰り返し連続して配置されることによって、集塵極１２が構成されている（本明細書においては、略水平方向のうち、一方向を「縦方向」と称し、この縦方向に対して直角な方向を「横方向」と称する）。ここで、ＮとＭとは独立した任意の整数値であり、図５に示すように、集塵極１２の「室」の個数はＮ×Ｍ＝９×９個とされている。尚、集塵極１２の材質としても、上述の通り、導電性のＦＲＰを好ましく用いることができる。この場合、集塵極１２は、所定の形状の開口部を有する多角筒を単位として、複数の前記単位の集合体により構成され、放電極は、前記集塵極を構成する前記複数の単位の各々の中に収容されているようにすることができる。

【0034】

一方、放電極は、電極ロッド１２３及び放電線１２４により構成されている。電極ロッド１２３は、図５に示すように、集塵極１２の所定の「室」の中央内部を略垂直方向に貫通するように配設されていて、上端部が上部グリッド１２１に固定されており、下端部が下部グリッド１２２に固定されている。放電線１２４は、図５に示すように、上部グリッド１２１から吊下げられていて、集塵極１２の所定の「室」の中央内部を略垂直方向に貫通するように配設されている。又、放電線１２４は、弛まないだけの張力を持たすように、下部グリッド１２２の上部に設けられたウェイト１２５に接続されている。

【0035】

電極ロッド１２３には、電源制御システム２を構成する直流高電圧電源２１１から供給される負極の直流高電圧が直接印加される。一方、放電線１２４には、当該負極の直流高電圧が、電極ロッド１２３及び上部グリッド１２１を介して印加される。

【0036】

上向きスプレーノズル１２６は、集塵極１２の各「室」の四隅の上方に配設され、洗浄用配管１２７に流通している洗浄水を、略垂直上向き方向に微細の霧として噴出する。これにより、集塵極１２に付着したミストやダスト等の微粒子を洗浄除去することが可能になる。

【0037】

［電気集塵装置用の電源制御システム］
電気集塵機本体１と組合せて、電気集塵装置１０を構成することができる、電気集塵装置用の電源制御システム２について、その詳細を説明する。

【0038】

本発明の独立した実施形態の一つでもある電源制御システム２は、電気集塵装置用の電源制御システムであって、図２に示す通り、電源２１と、制御コマンド発信器２２とを、含んで構成される。

【0039】

電源制御システム２の基本構成要素である電源２１及び制御コマンド発信器２２のうち、前者の電源２１については、実質的には電気集塵機本体１の一部分を構成する態様で電気集塵機本体１に直接接合されるか、又は、電気集塵機本体１に近接して配置される。これに対し、後者の制御コマンド発信器２２については、電気集塵機本体１及び電源２１から一定の距離をおいた位置に電気集塵機本体１に対する遠隔操作を行う外部装置として離間して配置される。電源制御システム２は、２つの機器がこのように離間して配置されていることにより、高い精度での複雑な電圧制御を、遠隔操作によって行うことができる。具体的な制御コマンド発信器２２の配置位置は、特に限定されないが、遠隔操作の利点を確保する観点から、電気集塵機本体１及び電源２１との間の距離が、凡そ１０ｍ以上となるような位置とすることが好ましい。

【0040】

（電源）
電源制御システム２を構成する電源２１は、図２に示す通り、スイッチング素子として絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を備える直流高電圧電源２１１、プログラムによって絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の動作を制御する電圧制御部２１２、及び、プログラム言語によるプログラム用コマンドを外部から入力することができるプログラム用コマンド入力部２１３を備える。

【0041】

直流高電圧電源２１１は、一例として、図４及び図６に示す通り、直流高電圧発生部２１１Ａ及び直流高電圧入力部２１１Ｂを含んで構成される。電気集塵機本体１の放電極を構成する電極ロッド１２３には、この直流高電圧電源２１１から、負極の直流高電圧が印加される。

【0042】

直流高電圧発生部２１１Ａにおいては、交流電源（図４及び図６においては図示せず。図７における交流電源２３５）から供給される交流電圧に、昇圧、及び、整流等の一連の処理が実行されることにより得られる高電圧の直流を、高電圧出力端子２１１Ｃ（図６）から出力する。

【0043】

尚、直流高電圧入力部２１１Ｂは、ブスダクト１５１及び碍子室１５３を含んで構成されている。ブスダクト１５１の内部には、ブスバー１５２、壁貫通碍子１５６、及び、閉止板１５７が設置されている。碍子室１５３の内部には、支持碍子１５８が設置されている。

【0044】

ブスバー１５２は、保護抵抗１５４の一端（高電圧出力端子２１１Ｃが接続されている端とは反対側の端）と、壁貫通碍子１５６の一端とを接続している。壁貫通碍子１５６は、閉止板１５７を貫通するように配置されていて、その一端が、ブスバー１５２に接続されると共に、その他端が、碍子室１５３内の後述する支持碍子１５８に接続されている。閉止板１５７は、被処理ガスのブスダクト１５１への浸入を遮断する目的で、当該ブスダクト１５１と碍子室１５３との間に設置されている。支持碍子１５８は、その一端が、上述の壁貫通碍子１５６に接続されると共に、その他端が、放電極を構成する電極ロッド１２３に接続されている。

【0045】

上記構成からなる直流高電圧電源２１１において、直流高電圧発生部２１１Ａの高電圧出力端子２１１Ｃから出力された直流高電圧は、直流高電圧入力部２１１Ｂに入力されて、保護抵抗１５４、ブスバー１５２、壁貫通碍子１５６、及び支持碍子１５８を介して、放電極に印加される。尚、保護抵抗１５４は、高電圧出力端子２１１Ｃと、ブスバー１５２との間に、過電圧保護を目的に接続されている。

【0046】

図７は、直流高電圧電源２１１を構成する電力変換回路の等価回路を示す。同図に示す通り、電力変換回路Ｃ１は、入力側から出力側に向けて、交流電源２３５、入力側整流器２３４、スイッチング素子２３３、変圧器２３２、出力側整流器２３１が順次接続されている。そして、電力変換回路Ｃ１においては、スイッチング素子２３３は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とされている。尚、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とは、入力部にＭＯＳＦＥＴ、出力部にバイポーラトランジスタを用いてなるパワースイッチング素子のことを言う。本願の想定する電圧に対応できるものである限り、特定の素子のみに限定されるものではなく、従来公知の各種のＩＧＢＴ素子を適宜用いることができる。

【0047】

電力変換回路Ｃ１には、例えば、電気集塵機本体１に投入されるガス中の微粒子濃度が一定濃度以下となった場合等に、電気集塵機本体１に対する荷電方式を、連続荷電から間欠荷電に切り替える荷電方式切り替え手段２３６が設置されている。

【0048】

又、電力変換回路Ｃ１は、高電圧型の電源でありながら、出力電圧リップルを軽減させるコンデンサが設置されていないことを特徴とする。

【0049】

電圧制御部２１２は、後述する制御コマンド発信器２２に入力された一次コマンドに従って、直流高電圧電源２１１から出力される高電圧の直流の電圧制御を実行する制御デバイスである。電圧制御部２１２によって、荷電方式を、連続荷電から間欠荷電に切り替える制御、及び、間欠荷電が行われる際の荷電時間と非荷電時間の組合せを任意に変更する制御が行われる。電源２１において、そのような電圧制御は電圧制御部２１２にインストールされているプログラムによって絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の動作を制御することによって実行される。

【0050】

電圧制御部２１２は、電源２１において、電圧制御を実行する機能、即ち、プログラム用コマンド入力部２１３に入力されるプログラム言語によるコマンド（プログラム用コマンド）に従って、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の動作を制御することが可能な情報処理デバイス、及び、これにインストールされている電圧制御用のプログラムによって構成される。電圧制御部２１２の具体的な形態は特に限定されない。一例として、直流高電圧電源２１１を構成する電力変換回路内に組み込まれている態様であってもよいし、或いは、他の一例として、独立した制御装置として、直流高電圧電源２１１の外部に配置されていて通信可能に接続されている態様であってもよい。

【0051】

プログラム用コマンド入力部２１３は、電圧制御部２１２に、制御コマンド発信器２２から出力された、プログラム言語によるプログラム用コマンドを外部から入力することができるようにすることを目的として設置される。そのような機能を備える接続デバイスであれば、具体的な形態は特に限定されず、例えば、電圧制御部２１２の一部として、一体化されていてもよい。

【0052】

（制御コマンド発信器）
制御コマンド発信器２２は、図２に示す通り、プログラム言語にはよらない自然言語等からなる一次コマンド（指令）を入力可能な一次コマンド入力部２２３、一次コマンドをプログラム用コマンド（プログラム言語で記述された指令）に変換するプログラム用コマンド生成部２２２、及び、このプログラム用コマンドを、電源２１に備えられているプログラム用コマンド入力部２１３に向けて出力するプログラム用コマンド出力部２２１を、含んで構成されている。

【0053】

本明細書において、一次コマンド入力部２２３に入力される「一次コマンド」とは、プログラム言語に翻訳される前段階の自然言語や記号等で記述されているコマンド（指令）、或いは、「電圧の制御に関連のある情報」であって、それらのコマンド（指令）に準ずるプログラム言語に翻訳されていない情報のことを言う。「電圧の制御に関連のある情報」とは、例えば、電気集塵機本体１から排出される排出ガス中の特定成分の濃度等、電圧の制御に反映させるべき情報のことを言う。

【0054】

制御コマンド発信器２２は、例えば、既存の電気集塵装置に設置されている汎用的な「電気集塵機本体用の制御盤」に、必要な改良を施して、上述の各機能、即ち、プログラム用コマンド出力部２２１、プログラム用コマンド生成部２２２、一次コマンド入力部２２３の果たすべき機能を漏れなく付加することによっても、構成することができる。

【0055】

尚、上述した通り、従来の「ＩＧＢＴ電源」を備える電源制御システム２Ｂにおいては、図３に示すように、電源２１Ｂの内部に、プログラムを実行するために必要な、プログラム用コマンド生成部２２２が内蔵されており、制御コマンド発信部２２Ｂの側には、プログラム用コマンド生成部は備えられていない。この構造に起因して、従来の「ＩＧＢＴ電源」を備える電源制御システム２Ｂにおいては、外部からの操作によって、複雑な電圧制御を、高い精度で実行させることは困難であった。これに対して、電源制御システム２においては、プログラム用コマンド生成部２２２が、外部装置である制御コマンド発信器２２に内蔵されているので、遠隔操作によって多様な一次コマンドを入力することができるので、より複雑な電圧制御を、より高速に、より高い精度で、且つ、遠隔操作によって実行させることができる。

【0056】

［電気集塵装置の動作及び運転方法］
上述した構成からなる電気集塵装置１０の基本動作及び運転方法について説明する。電気集塵装置１０においては、直流高電圧発生部２１１Ａ（図４、図６）から発生された負極の直流高電圧が、直流高電圧入力部２１１Ｂ（図４、図６）を介して、直流高電圧として放電極（電極ロッド１２３及び放電線１２４）に印加される。そして、直流高電圧の値が上昇すると、放電極と、その周囲を囲む集塵極１２の「室」の各側面との間に負コロナ放電が発生し、その結果、放電極から、集塵極１２の「室」の各側面の各々に向かう方向に負イオンが移行すると共に、同方向にイオン風が発生する。

【0057】

このように、電気集塵装置１０では、集塵極１２の各「室」の内部空間がイオン空間になる。従って、図４に示すように、ミストやダスト等の微粒子を含むガスＧ１が、電気集塵装置の筺体の下部に供給されて、集塵極１２の各「室」の下端の開口部から上端の開口部に向けて流通すると、負イオンの衝突により微粒子が帯電する。帯電した微粒子は、集塵極１２の各「室」内部の直流電界により、放電極から、集塵極１２の各「室」の側面の各々に向かう方向に力を受けて移動して、集塵極１２の各「室」の側面にそれぞれ付着する。このようにして、ガスＧ１から微粒子が除去される。ガスＧ１から微粒子が除去されたガスＧ２は、集塵極１２の各「室」の上端部から放出され、更に、図４に示すように、本実施形態の電気集塵装置の筺体の上部から排出される。

【0058】

ここで、「ＩＧＢＴ電源」を有する高電圧型の電気集塵装置である電気集塵装置１０においては、荷電電圧を、例えば、７０ｋＶ以上程度の高電圧とすることで、集塵効率を高めることができる。しかしながら、処理対象とする排ガス中に含まれる微粒子の濃度にかかわらず、電力を大量に消費し続けるのは経済性においては必ずしも好ましくない。そこで、省エネルギーの観点から、高電圧型の集塵装置においては、排ガス中の微粒子濃度に応じて荷電電圧を可変制御することがより好ましい。これにより、過剰に印加される直流高電圧を抑制することで省電力を達成しつつ、集塵効率を維持しつつ、省電力を図ることができる。

【0059】

又、本発明の電気集塵装置１０においては、上述の省エネルギーのための荷電電圧の制御は、具体的には、電気集塵機本体１に投入されるガス中の微粒子濃度が一定濃度以下となった場合に、電気集塵機本体に対する荷電方式を、連続荷電から間欠荷電に切り替える制御方法によって、行うことがより好ましい。

【0060】

又、複雑な電圧制御を高い精度で、且つ、遠隔操作によって実行することができる電気集塵装置１０においては、「異常放電（主には、火花放電の前兆となるグロー放電）」から電気集塵機本体１を保護するための「異常放電消去処理」を、極めて高い精度で実行することができる。この異常放電消去処理は、例えば、以下の方法によることができる。

【0061】

電気集塵装置１０における上記の異常放電消去処理の基本的な処理フローは、以下の（ｉ）～（ｉｉｉ）の通りである。
（ｉ） 直流高電圧電源２１１の出力電圧の値が、所定の閾値（一例として、２４ｋＶ）以下となった場合に、低電圧検出信号が出力される。
（ｉｉ） 上記低電圧検出信号が出力されている間、直流高電圧電源２１１からの出力を遮断した後に、上記出力を電気集塵機本体１に再投入する制御が、所定周期毎に繰り返し実行される（一例として、４５０ｍＳ毎に、２０ｍＳ間出力を遮断後に再投入する制御）。
（ｉｉｉ） 上記の低電圧検出信号の出力が開始したとき、計時動作が開始され、計時時間が第１の所定時間（一例として、８Ｓ）になったとき、異常放電消去信号が出力され、その結果、直流高電圧電源２１１の出力を完全に遮断する制御が実行される。

【0062】

電気集塵装置１０は、更に、異常放電消去処理の処理フローとして、上述の処理と併せて、更に、以下の（ｉＡ）～（ｉｉｉＡ）の処理フローによる処理も、極めて高い精度で実行することができる。
（ｉＡ） 直流高電圧電源２１１の出力電圧の値が、所定の閾値（一例として、２４ｋＶ）以下となった場合に、低電圧検出信号が出力され、低電圧検出信号が出力されると、タイマは計時動作を開始する。
（ｉｉＡ） タイマによる計時時間が第１の所定時間（一例として、８Ｓ）を経過したときに、異常放電消去信号が出力され、その結果、直流高電圧電源２１１の出力を完全に遮断する制御が実行される。但し、タイマによる計時動作の継続中に、直流高電圧電源２１１の出力電圧の値が、所定の閾値（一例として、２４ｋＶ）以上に回復している時間が第２の所定時間（一例として、６００ｍＳ）以上継続した場合には、計時動作を停止しタイマによる計時時間を０Ｓにリセットする。
（ｉｉｉＡ） 上記の「回復している時間」が、上記の第２の所定時間（一例として、６００ｍＳ）以下の場合は、回復とみなさず、計時動作を継続し、タイマによる計時時間が所定時間（一例として、８Ｓ）になったとき、異常放電消去信号が出力され、その結果、直流高電圧電源２１１の出力を完全に遮断する制御が実行される。

【0063】

本発明の電気集塵装置１０は、電源制御手段として、電源２１と、制御コマンド発信器２２とが離間配置されてなる構成の電源制御システム２を採用し、制御コマンド発信器２２の側に、一次コマンドを前記プログラム用コマンドに変換するプログラム用コマンド生成部を備える構成とした。これにより、「ＩＧＢＴ電源」のスイッチング素子の動作の制御を、プログラム用コマンド生成部が内蔵されている従来型の「ＩＧＢＴ電源」よりも、より複雑且つ高速且つ高精度の出力電圧制御が可能となった。

【0064】

例えば、電気集塵機本体の性能や稼働条件に応じて、上記の「異常放電消去」処理を適切に実行するためには、指令に対する反応時間が極めて短い高精度の制御が必須となるが、プログラム用コマンド生成部が内蔵されている従来型の「ＩＧＢＴ電源」においては、電源に入力できるコマンドの種類が固定的であり、複雑で、且つ、指令に対する反応時間の短い高精度の制御が十分に行えない場合が多かった。これに対して、本発明の電気集塵装置１０においては、一次コマンドを入力する外部装置内にプログラム用コマンド生成部を備えさせる構成としたことにより、入力することができるコマンドの自由度が大きくなり、微細な調整が電源からの遠隔操作によって行えるようになったことにより、上記の通り、より複雑で、より高速且つより高精度な出力電圧の制御が可能となった。

【0065】

又、上記の従来型の「ＩＧＢＴ電源」においては、「異常放電消去」処理のための間欠荷電の切り替え動作は、動作開始時に約２．５秒の応答遅れがあり、荷電と非荷電の切り替え動作の間隔も１秒単位での切り替えが切り替え速度としての上限であった。これに対して、本発明の電気集塵装置１０において、異常放電消去処理のみを、制御コマンド発信器からの外部信号により制御するに止まらず、更に、電気集塵装置の電源に対する全ての電圧制御を遠隔通信によって行い、それらの制御の一部に異常放電消去処理機能等の付加機能も付帯させる制御フローとすることによれば、上記の応答遅れがなくなり、切り替え動作の間隔も４５０ｍ秒ＯＮ／２００ｍ秒ＯＦＦの切り替え速度にまで改善することができる。この場合、例えば、上記切り替え速度での荷電制御が可能になることにより、低電圧検出から遮断までの時間（８秒間）に、１２回の正常荷電のための復帰トライ回数となり、電気集塵機本体における「異常放電消去」処理のための動作態様として極めて好ましい動作が可能となる。

【0066】

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、直流高電圧電源２１１は、上記のように主たる部分をハードウェア単体（回路）により構成することができるが、これに限定されず、任意の一部、又は全体をソフトウェアで構成してもよい。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや記録媒体からインストールされる。コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。又、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。

【符号の説明】

【0067】

１ 電気集塵機本体
１１ 上部ケーシング
１２ 集塵極（側部ケーシング）
１２１ 上部グリッド
１２２ 下部グリッド
１２３ 電極ロッド
１２４ 放電線
１２５ ウェイト
１２６ 上向きスプレーノズル
１２７ 洗浄用配管
１３ 下部ケーシング
１４ 架構
１５１ ブスダクト
１５２ ブスバー
１５３ 碍子室
１５４ 保護抵抗
１５６ 壁貫通碍子
１５７ 閉止板
１５８ 支持碍子
Ｇ１ ダストを含有する排ガス
Ｇ２ ダストが除去された排ガス
２ 電源制御システム
２１ 電源
２１１ 直流高電圧電源
２１１Ａ 直流高電圧発生部
２１１Ｂ 直流高電圧入力部
２１１Ｃ 高電圧出力端子
２１２ 電圧制御部
２１３ プログラム用コマンド入力部
２２ 制御コマンド発信器
２２１ プログラム用コマンド出力部
２２２ プログラム用コマンド生成部
２２３ 一次コマンド入力部
２２４ コマンド入力部
２２５ コマンド出力部
２３１ 出力側整流器
２３２ 変圧器
２３３ スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
２３４ 入力側整流器
２３５ 交流電源
２３６ 荷電方式切り替え手段
Ｃ１ 電力変換回路
１０ 電気集塵装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】