特許 7412404 高圧発生タンク部、電源装置、電気集塵装置及び電源装置の製造方法

(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】2023-12-28

(45)【発行日】2024-01-12

(54)【発明の名称】高圧発生タンク部、電源装置、電気集塵装置及び電源装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20240104BHJP

【ＦＩ】

H02M3/28 Y

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021199284

(22)【出願日】2021-12-08

(65)【公開番号】P2023084900

(43)【公開日】2023-06-20

【審査請求日】2022-10-21

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和３年１１月１日 オリジン テクニカル ジャーナル 第８４号，１－１６頁 にて公開

(73)【特許権者】

【識別番号】000103976

【氏名又は名称】株式会社オリジン

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100160495

【弁理士】

【氏名又は名称】畑 雅明

(74)【代理人】

【識別番号】100173716

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 真理

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】増田 正

(72)【発明者】

【氏名】兼子 和貴

(72)【発明者】

【氏名】大和 司

(72)【発明者】

【氏名】北島 喜巳雄

(72)【発明者】

【氏名】清水 敬一

(72)【発明者】

【氏名】清水 昭宏

(72)【発明者】

【氏名】小林 義貴

【審査官】栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０１１６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０９３７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０３７４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－１０１７２０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源装置に備わる高圧発生タンク部であって、
入力信号の電圧を高電圧に変換する回路と、
前記回路を収容するタンクと、
前記タンクの上面に配置され、前記タンクを密閉する蓋と、
前記回路と導体で接続され、前記回路で発生させた高電圧を前記タンクの外に導く碍子と、
前記碍子の底面部より高い位置まで前記タンクに注がれ、前記碍子に備わる前記導体の周囲に充填されている絶縁油と、
を備える高圧発生タンク部。

【請求項2】

前記タンクは、前記タンクの高さ方向に垂直な断面形状が八角形である、
請求項１に記載の高圧発生タンク部。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の高圧発生タンク部と、
前記高圧発生タンク部で発生させる電圧を制御する制御部と、
を備える電源装置。

【請求項4】

請求項３に記載の電源装置を備え、
前記電源装置で発生させた高電圧を放電させることで集塵を行う、
電気集塵装置。

【請求項5】

電源装置に備わるタンク内に電圧を変換する回路を収容し、
前記回路を碍子の導体に接続し、
前記タンクを蓋で密閉し、
前記タンクの内部を真空にし、
その後、絶縁油の油面が前記碍子の底面部よりも高くなるまで、前記タンクの内部に絶縁油を注油し、前記碍子に備わる前記導体の周囲に絶縁油を満たす、
電源装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、高電圧の電力を供給する電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

排煙ガスなどを清浄化する電気集塵機などにおいて、高電圧電源装置が用いられる（例えば、特許文献１参照。）。高電圧電源装置において高電圧を発生させる回路は絶縁油の満たされたタンク内に収容され、碍子を用いてタンク内で発生した電力をタンク外に取り出す。

【0003】

従来、タンク内の絶縁油の油面位置までしか碍子内部は絶縁油で満たされていなかった。油漏れを防ぐためにタンク上部に縦方方向に取り付けられている碍子の場合、碍子内に空気が存在すると、碍子内の中心を通る導体の近傍でのコロナ放電などにより、可燃性ガスの発生要因となる場合があった。

【0004】

可燃性ガスの発生を防ぐために、コンデンサブッシングが用いられている。コンデンサブッシングは、碍子の上面及び底面が共に密閉構造であり、内部に絶縁油が満たされている。コンデンサブッシングは、密閉構造を有するため、碍子の頭部に絶縁油の膨張を吸収する空気層が必要だった。このため、コンデンサブッシングを用いると、碍子自体が大型化し、コストアップの要因となっていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００３－０８８１３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示は、碍子内部の導体の周囲を絶縁油で満たすことを小形かつ安価に可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示は、電源装置に備わる高圧発生タンク部であって、
入力信号の電圧を高電圧に変換する回路と、
前記回路を収容するタンクと、
前記タンクの上面に配置され、前記タンクを密閉する蓋と、
前記回路と導体で接続され、前記回路で発生させた高電圧を前記タンクの外に導く碍子と、
前記碍子の底面部より高い位置まで前記タンクに注がれ、前記碍子に備わる前記導体の周囲に充填されている絶縁油と、
を備える。

【0008】

また本開示に係る電源装置の製造方法は、
電源装置に備わるタンク内に電圧を変換する回路を収容し、
前記回路を碍子の導体に接続し、
前記タンクを蓋で密閉し、
前記タンクの内部を真空にし、
その後、絶縁油の油面が前記碍子の底面部よりも高くなるまで、前記タンクの内部に絶縁油を注油し、前記碍子に備わる前記導体の周囲に絶縁油を満たす。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、碍子内部の導体の周囲を絶縁油で満たすことが小形かつ安価で実現できるため、高電圧電源装置の高圧タンク部を安価に小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係る電源装置の一例を示す。

【図2】本実施形態の高圧発生タンク部の構成例を示す。

【図3】本実施形態に係る電源装置の製造過程の一例を示す。

【図4】本実施形態に係る電源装置の製造過程の一例を示す。

【図5】本実施形態に係る電源装置の製造過程の一例を示す。

【図6】本実施形態の高圧発生タンク部の平面構造の一例を示す。

【図7】本実施形態のタンク内に収容される回路の一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

【0012】

図１に、本実施形態に係る電源装置の一例を示す。本実施形態に係る電源装置は、高電圧を発生させる高圧発生タンク部１２０と、高圧発生タンク部１２０で発生させる電圧を制御する制御部１１０と、を備える。高圧発生タンク部１２０は、高電圧を発生させる回路２４と、回路２４を収容するタンク２１と、発生させた電力を取り出す碍子２３と、を備える。

【0013】

制御部１１０とタンク２１は動力線２６で接続されている。タンク２１には、制御部１１０からの出力信号が入力される入力端子２５が備わる。回路２４は、入力端子２５から入力された出力信号に基づいて、高電圧を発生させる。

【0014】

本実施形態に係る電源装置は、図７に示すような高電圧を発生可能な任意の構成を採用することができる。１は直流電圧を発生する整流器であり、２及び３は低周波フィルタ４を構成するチョークコイル及びコンデンサであり、５は所定の周波数の駆動パルスにより交流電流を生成するインバータであり、２４は高周波インバータ５からの高周波出力電圧を直流高電圧に変換する回路である。回路２４は、例えば、共振インダクタ１２、高電圧トランス９、コンデンサ１３及び１４、高電圧整流器（整流回路（全波整流ダイオード）１０、抵抗Ｒ２及びＲ３を備える。図では、接続点Ｓから分圧した検出電圧ＶＳに応じて電極１１へ供給される電圧を制御する例を示す。

【0015】

本実施形態に係る電源装置は、放電電極１１と接地された集塵電極１２との間に整流電圧に相当する電圧差を発生させる。電気集塵装置は、放電電極１１と集塵電極１２との間で放電させることで、放電電極１１と集塵電極１２との間の粉塵を収集する。電気集塵装置に用いる電圧差は任意であるが、例えば、－４５ｋＶ～－１８０ｋＶが例示できる。

【0016】

図１に示すように碍子２３は、中心に、回路２４で発生した高電圧を出力するための導体３１を備える。導体３１は碍子２３を貫通しており、導体３１に沿って空隙３２が配置されている。この空隙３２に空気が存在する場合、コロナ放電が発生する可能性がある。

【0017】

図２に、本実施形態の高圧発生タンク部の構成例を示す。本実施形態のタンク２１の上部は蓋２２で密閉されており、空隙３２の全体に絶縁油２７が充填されている。碍子２３は蓋２２を貫通している。入力端子２５はタンク２１の側面に配置される。

【0018】

本開示の電源装置の製造方法は、高圧タンク部１２０を製造する際に、
タンク２１内に回路２４を収容し（図３）、
回路２４を碍子２３の導体３１に接続し（図３）、
タンク２１を蓋２２で密閉し（図３）、
タンク２１の内部を真空にし（図３）、
その後、タンク２１の内部に絶縁油２７を注油する（図４及び図５）。本開示では、碍子２３の底面部２３Ｂを密閉構造にしないため、空隙３２の空気が外部に流出して無くなり、代わりに絶縁油２７が流入する。
このように、本開示は、タンク２１内の絶縁油２７を真空注油することにより、碍子２３の空隙３２に絶縁油２７を充填させている。

【0019】

ここで、本開示では、注油の際、図５に示すように、絶縁油２７の油面２７Ｓが、碍子２３の空隙３２の底面部２３Ｂ及び端子２５よりも高くなるまで絶縁油２７を注油する。このため、碍子２３の空隙３２に空気は存在せず、絶縁油２７で満たされているので碍子２３内でのコロナ放電の発生を防ぐことができる。また、碍子２３の内部の絶縁油２７の温度変化による体積膨張は、タンク２１の上部の空気層２８にて吸収されるため、碍子２３の頭部２３Ｔに空気層を設ける必要がないため、碍子２３も小型化できる。

【0020】

また、本開示では、注油の際、タンク２１の蓋２２と絶縁油２７の油面２７Ｓの間に空間２８を残す。これにより、温度変化によるタンク２１本体と碍子２３内部の絶縁油２７の増減に対応することができる。

【0021】

図６に、本開示のタンク２１の平面構造の一例を示す。本開示のタンク２１は、高さ方向の断面形状が八角形を有する。タンク２１が八角形を有することで、タンク２１の内部の絶縁油２７の使用量を削減することができる。

【0022】

また導体３１からの高電圧の出力線４１はダクト４２で保護される。ダクト４２の長手方向がタンク２１の側面に垂直な方向と一致するように、ダクト４２は取り付けられる。図では３方向に出力線４１及びダクト４２を接続する例を示すが、１方向又は２方向であってもよい。

【0023】

以上説明したように、本開示の電源装置は、コンデンサブッシングを用いずに碍子２３の内部の空隙３２に絶縁油２７を充填することができるため、高圧発生タンク部１２０を安価に小型化することができる。したがって、本開示は、碍子１２内部の導体３１の周囲が絶縁油２７で満たされている小形な電源装置を安価に提供することができる。

【産業上の利用可能性】

【0024】

本開示は、電気集塵機などの高電圧電源装置を用いる任意の装置に適用することができる。

【符号の説明】

【0025】

１：整流器
２：チョークコイル
３：コンデンサ
４：低周波フィルタ
５：インバータ
５Ａ～５Ｄ：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
６Ａ～６Ｄ：逆並列ダイオード
９：高電圧トランス
１０：整流回路
１１、１２：電極
１３、１４：コンデンサ
２１：タンク
２２：蓋
２３：碍子
２４：回路
２５：入力端子
２６：動力線
２７：絶縁油
３１：導体
３２：空隙
４１：出力線
４２：ダクト
１１０：制御部
１２０：高圧発生タンク部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】