JPH0121081B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、無声放電を利用したオゾン発生装置
特にその電源に関する。無声放電を利用したオゾ
ン発生装置は工業的規模でオゾンを作る唯一の手
段として、上水の殺菌・脱臭、排水の脱色・脱
臭・無公害化に利用されてきており、装置の小
形・低廉化が要求されている。また一方で実験用
や冷飲料水殺菌用の超小形・低価格品の要求も一
段と高くなつている。無声放電は対向する電極間
に空隙を介して絶縁物を配置し、この両電極間に
交流高電圧を印加して得られるストリーマ状の放
電で、この放電空隙に酸素あるいは酸素を含むガ
スを流通することによつてオゾンが得られる。

〔従来技術とその問題点〕

このオゾン発生装置の電源として従来から実用
化されているものは、 (a) 誘導電圧調整器―昇圧トランス (b) 交流電力調整器―昇圧トランス (c) 電圧矩形インバータ―昇圧トランス (d) 電流矩形インバータ―昇圧トランス などの組合せがあり、それぞれに適応して付属回
路素子が設けられている。これらの電源部の動作
について第１図の電気系統の単線結線図と第２図
の電圧および電流の波形説明図により簡単に得失
を説明する。

第１図ａおよび第２図ａに示す誘導電圧調整器
１と昇圧トランス２との組合せでは、オゾン発生
器３が放電時と非放電時とで値を大巾に異にする
容量性負荷であることから、オゾン発生器印加電
圧波形９に対し、オゾン発生器電流波形１０は図
示のように大きく歪み、高調波電流成分のため
に、力率補償リアクトル４によつても100％の補
償はできない。このような電源は構成が簡単で堅
牢ではあるが次のような欠点を持つ。

(1) 電流の高調波は小形器では特に問題はない
が、大形器ではクリツカ等の害を及ぼす。

(2) 投入電力の増加を電圧上昇によつているの
で、絶縁物の耐電圧との関係で大電力の投入が
不可能となり、機器の大形化を招くと同時にオ
ゾン発生量の制御幅も小さくなる。

(3) 商用周波数（50，60Hz）回路であるから誘導
電圧調整器１、昇圧トランス２ともに大形とな
る。

第１図ｂおよび第２図ｂに示す交流電力調整器
６と昇圧トランスの組合せは、逆並例に接続され
たサイリスタを点弧位相可変で交流半波毎に導通
する交流電力調整器６から昇圧トランス２を介し
て容量性負荷のオゾン発生器３に電力を供給する
もので、電流突流を防ぐために、限流リアクトル
５が中間回路として送入される。この電源では、
第２図ｂに明らかなようにオゾン発生器印加電圧
９、電流１０ともに大きな歪波形となる。従がつ
て前記誘導電圧調整器１と昇圧トランス２の組合
せの場合の欠点に加えて、昇圧トランスの鉄心断
面積の大面積化、力率補償ができず機器容量の大
形化を招く等の特有の欠点を持つ。なお図示１１
は電源電圧を示す。

第１図ｃおよび第２図ｃには、可変周波数電源
として最も安定し各種機器の電源として利用され
ている電圧矩形インバータ７と昇圧トランス２を
組合せた電源を示している。この場合、突流防止
のための限流リアクトル５と力率補償リアクトル
４が中間回路として挿入される。この電源は、電
圧、周波数が可変であり、制御巾が広く、大電力
が投入できる等多くの利点を持つが、電源として
は非常に高価であり、オゾン発生装置のトータル
コストを押し上げるという大きな欠点を持つ。

第１図ｄおよび第２図ｄに示す電流矩形インバ
ータ８と昇圧トランス２の組合せは、電流矩形イ
ンバータ８が比較的安価であり、またオゾン発生
器３が容量性負荷であるため転流回路が不要で、
従がつて回路構成も単純となる。この電流矩形イ
ンバータ８も前記電圧矩形インバータ７と同様に
電動機駆動用として最も一般的であり、オゾン発
生装置の電源部としても前記電圧矩形インバータ
７と同様の効果を持つ。しかし、本来、電源とし
ては不安定であることから、実運転に対しては保
護回路、制御回路の構成に特別の配慮が必要とな
る。すなわち、異常電圧の発生や異常周波数の発
生、破損発生管の切離し、再起動条件等に対する
特別な回路が必要になる。

この他にもパワートランジスタを利用したイン
バータ類の利用が実用化されているが、前述した
電源も含め、工業用に開発されたものであるた
め、機器が大形で高価であり、数ｇ／H_rのオゾ
ン発生量を持つ小形器には適用できない。

〔発明の目的〕

この発明は、オゾン発生装置の前記従来技術の
電源部における欠点を除去し、実験室や冷飲料水
殺菌用等に使用するための小形で安価なオゾン発
生装置用の電源を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明によれば、この目的はトランジスタを用
いた直流チヨツパ回路と直流高圧コイルによる高
圧発生回路とを組合せることにより達成すること
ができる。即ち、従来無声放電が交流高電圧の印
加によつてのみ発生するとされていたのに対し、
電圧の変位に応じて発生することに着目し、直流
電流の周期的で周波数可変なスイツチングに伴な
うオゾン発生器の静電容量と直流高圧コイルとの
間の共振振動電圧の有効な利用を実現したもので
ある。

〔発明の実施例〕

第３図は本発明の基本構成回路であり、第４図
は動作説明のための各部波形の模式図である。本
発明においては、まず商用電源は整流器１２およ
び平滑コンデンサ１３により、安定な直流電圧源
に変換される。この直流電圧源に対し、高圧コイ
ル１８の１次巻線１８ａ―１８ｂとスイツチング
用トランジスタ１７のコレクタ、エミツタが直列
に結線され、図示はしていないが、前記高圧コイ
ル１８の２次巻線１８ｃ―１８ｄにオゾン発生器
が接続される。この主回路に対し、設定端子１４
からの信号に応じて発振回路１５で基準パルス１
９が発生される。（第４図参照）基準パルス１９
からパルス回路１６により制御パルス２０が作ら
れ、前記トランジスタ１７のベース電流として供
給される。従がつて前記トランジスタ１７はベー
ス電流供給時のみ導通状態となり、高圧コイル１
８の１次巻線１８ａ―１８ｂに直流電圧源より電
流が流れる。次にベース電流がしや断されると、
１次コイルＬの持つエネルギー1/2Li²が２次コイ
ル１８ｃ―１８ｄおよびこれに接続されたオゾン
発生器の静電容量との間で需給される。

第４図の２１および２２は、このとき観察され
る高圧コイル１次巻線および２次巻線の端子電圧
であり、２次電圧のピーク・ピーク電圧をオゾン
発生器の空隙の放電々圧の２倍以上に取れば、オ
ゾン生成する。この電圧は前記制御パルス２０の
巾によつて変化させて充分な値に調整される。ま
たオゾン発生量は前記設定端子１４の入力に応じ
て前記発振回路１５の発振周期、即ち周波数を変
えて前記基準パルス１９を作ることにより制御さ
れる。

第５図は他の実施例を示すものであるが、図は
基本的には第３図に示した実施例と同じで、これ
にオゾンメータ出力２５と設定端子１４からの入
力を比較する比較演算器２３を設け、電流検出器
２４の電流検出値によりオゾン発生量の自動制御
が可能なようになつている。

尚、本発明において高圧コイルを１次巻線と２
次巻線を独立した巻線として示したが、１つの巻
線で分割結線しても良い。また昇圧トランスと異
なり、直流コイルであるので鉄心の偏磁を避ける
ため開いた磁気回路とし、鉄心の作用を１次・２
次コイルの結合体として用いることが望ましい。

〔発明の効果〕 本発明によれば、電源として正負対称な交流電
圧源でなく、単なる直流チヨツパ回路としたた
め、極めて簡単な主回路、制御回路とすることが
でき、従来技術の欠点を除去するとともに、昇圧
トランスに代えて、オープン鉄心を利用した高圧
コイルを利用しているため、構造が簡単で大巾に
小形化できる。即ち、周波数可変なチヨツピング
回路、高圧コイルを採用して単純化を図つている
ので、容易に必要なオゾン発生量を得られる上
に、従来機に比べて、大巾な小形化と低廉化が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来電源の単線結線図、第２図は従来
電源における電圧電流波形、第３図は本発明の一
実施例、第４図はその動作説明図、第５図は本発
明の異なる実施例である。 １２……整流器、１３……平滑コンデンサ、１
５……発振回路、１６……パルス回路、１７……
トランジスタ、１８……直流高圧コイル、２３…
…比較演算器、２４……電流検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 無声放電を利用したオゾン発生装置におい
   て、オゾン発生器と直流高圧コイルの高圧巻線と
   を接続し、直流電源に対し、前記直流高圧コイル
   の低圧巻線と少なくとも１つのスイツチング素子
   を直列に接続し、前記スイツチング素子を周期的
   に、一定時間導通せしめて前記直流高圧コイルの
   低圧巻線に電流を供給し、電流しや断時に前記オ
   ゾン発生器の静電容量と直流電圧コイル間に共振
   振動電圧を誘起せしめてオゾン発生電圧源とする
   ことを特徴とするオゾン発生装置。