JPH0127963B2 - - Google Patents

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JPH0127963B2
JPH0127963B2 JP7629781A JP7629781A JPH0127963B2 JP H0127963 B2 JPH0127963 B2 JP H0127963B2 JP 7629781 A JP7629781 A JP 7629781A JP 7629781 A JP7629781 A JP 7629781A JP H0127963 B2 JPH0127963 B2 JP H0127963B2
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JP
Japan
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ozone generator
voltage
circuit
inverter
current
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Expired
Application number
JP7629781A
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English (en)
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JPS57191208A (en
Inventor
Makoto Koguchi
Koichi Tabei
Tetsuo Sugyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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Publication date
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  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、無声放電を利用したオゾン発生装置
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。
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通流することに
よつてオゾンが得られる。
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、 誘導電圧調整器−昇圧トランス 交流電力調整器−昇圧トランス 電圧矩形インバータ−昇圧トランス 電流矩形インバータ−昇圧トランス などの組合わせがあり、それぞれに適用のための
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き第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の
説明図とに、それぞれ(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−昇圧トランスの順に示す。なお第1図
において、3はオゾン発生器、4は力率補償リア
クトル、5は直列リアクトルである。
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との組合わせではオゾン発生
器3は放電時と非放電時とで値を異にする容量性
負荷であることから、オゾン発生器印加電圧波形
9とオゾン発生電流波形10は図示のように電流
10はひずんで高調波成分を多く含み、力率補償
リアクトル4によつても100%の補償はできない。
このような電源部においては、 電流の高調波は大形器になるとフリツカなど
の害を及ぼす。
電圧変化によるオゾン発生量の制御となるの
で制御幅が小さい。
投入電力の増加は電圧上昇によるので絶縁物
(ガラス)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。
などの欠点がある。
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2の組合わせは、昇圧トランス
2と交流電力調整器6との間に保護用の直列リア
クトル5が接続され、交流電力調整器6は逆並列
に接続されたサイリスタを交流半波毎に点弧位相
を可変にして導通するもので運転時のオゾン発生
器印加電圧波形9およびオゾン発生器電流波形1
0は第2図bに図示のようになる。このような電
源部においては、前記誘導電圧調整器1を用いた
場合と同様にフリツカが起こる問題、電圧制御の
幅が狭い問題、大電力を投入できない問題などに
加えてオゾン発生器3からの逆電圧を阻止するた
めに制御素子(サイリスタ)の逆耐圧を大きくと
ること、すなわち、通常の抵抗負荷の1.5倍にす
ることが不可欠となるため、現状では400V回路
までが限界である。また、第2図bからも明らか
なように電源部の変換器出力電圧波形11のピー
ク値に対してオゾン発生器電流波形10で示す実
効値が大きく、オゾン発生器印加電圧波形9の波
高値が小さいので、昇圧トランス2の励磁容量を
大きくする必要があり、オゾン発生量に比して見
掛け容量が大きくなる。さらに、回路動作の関係
で力率補償リアクトルの利用が不可能なために無
効電力が大きく、電源容量の大きなものにしなけ
ればならない欠点がある。
第1図cおよび第2図cに示す電圧矩形インバ
ータ7と昇圧トランス2との組合わせにおける電
圧矩形インバータ7は周波数を変換する電圧源と
して最も安定したものであり、電動機駆動、電算
機等の無停電電源装置として広く利用されてい
る。このオゾン発生装置にも直列リアクトル5、
力率補償リアクトル4や保護回路(図示せず)を
適用してオゾン発生器3の電源部とすることがで
きる。そして電圧および周波数の制御が可能であ
ることから制御幅が大きく、大電力が投入できる
などの多くのメリツトを持つが、高価になるとい
う工業用装置として最もゆるがせにできない欠点
があり、オゾン発生装置のトータルコストを押し
上げることになる。さらに、オゾン発生器のよう
な容量性負荷に対して電力の変換効率が低下する
問題もある。
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の組合わせは、前記電流
矩形インバータ8が比較的安価で、またオゾン発
生器3が容量性負荷であるから転流回路も必要で
ない。したがつて、回路の構成も単純となる。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と同様の効果がある。しかし、本
来、電源部としては不安定であることから、実運
転に対する保護回路、制御回路の構成に充分配慮
する必要がある。すなわち、異常電圧の発生や異
常周波数の発生、破損したオゾン発生管の切離
し、再起動条件などに対する特別な回路が必要に
なるなどの欠点がある。
本発明は、オゾン発生装置の上記従来の電源部
における欠点を除去し、電源部としての安定性を
備え、かつ大電力の投入が可能で、しかも安価な
オゾン発生装置の電源部を提供することを目的と
する。
本発明によれば、この目的は、オゾン発生装置
の電源部をパルス幅制御形のトランジスタインバ
ータと、少なくともインダクタンスを有するマツ
チング回路により構成することによつて達成され
る。
次に本発明によるオゾン発生装置の実施例の電
源部につき、第3図ないし第5図を参照して説明
する。第3図ないし第5図において、第1図およ
び第2図と対応する部分には同一の符号を付す。
第3図は、オゾン発生装置の電気系統の単線結
線図、第4図は、第3図におけるトランジスタイ
ンバータの回路構成図をそれぞれ示す。第3図に
おいて、パルス幅制御形のトランジスタインバー
タ12がマツチング回路13と昇圧トランス2と
接地されたオゾン発生器3とに直列に接続され
る。商用電源よりの入力がトランジスタインバー
タ12によりパルス電圧として変換され、この出
力がリアクトルを主体とする限流および力率を改
善するマツチング回路13を通して昇圧トランス
2によつて昇圧され、この昇圧された所定の電圧
がオゾン発生器3の高圧電極(図示せず)と接地
電極(図示せず)との間の放電空隙に印加され
る。前記マツチング回路の直列リアクトルはオゾ
ン発生器の容量性負荷への突入電流を防ぐと同時
にインバータ出力パルスの停止期間中においてリ
アクトルの電磁エネルギーでオゾン発生器に電流
を供給し、並列リアクトルはオゾン発生器電流で
ある進相電流を補償する。パルス幅制御形の前記
トランジスタインバータ12は第4図に概略の回
路構成を示すように、電源側からダイオードによ
り構成された整流回路14、インバータ回路15
を経て負荷側に至る主回路に保護回路16と増幅
回路17と演算回路18と電流検出器19および
主回路に並列に接続された平滑コンデンサ20と
で構成されている。このトランジスタインバータ
12において、電源投入により、整流回路14と
平滑コンデンサ20とで安定した直流電圧が得ら
れる。一方、一点鎖線矢印で示す入力設定を演算
回路18に行うと、この演算回路18で周波数、
パルス幅が決定され、この出力が増幅回路17を
介して斜線矢印で示すようにブリツジ接続された
インバータ回路15にトランジスタのベース電流
として供給される。これによつて、第3図および
第4図におけるトランジスタインバータ12によ
る電圧と電流の波形を示した第5図から明らかな
ようにインバータ出力電圧波形11が発生され、
この出力電圧波形11が設定どおりかどうかが保
護回路16を経て演算回路18にフイードバツク
される。また保護回路16では電流検出器19に
よるいわゆるアーム電流がトランジスタの容量内
に入つているか、あるいは出力電圧と周波数の関
係が正常であるか否かが監視され、異常の場合に
は停止信号が出される。なお、一点鎖線矢印で示
す前記入力設定は電力が直線的になるように、演
算回路18で周波数、パルス幅(電圧)が決定さ
れる。
第5図aにおいて、トランジスタインバータ1
2によつて発生された出力波形、すなわち、イン
バータ出力電圧をあらわす前記変換器出力電圧波
形11に対してインバータ出力電流波形21は時
間Tpにおいて、出力電圧波形11に対して出力
電流波形21はt1で示す間は電源からの供給電
流、t2およびt3で示す間はマツチング回路13の
直列リアクトルからオゾン発生器3への電流とオ
ゾン発生器3からのフイードバツク電流によつて
決定される。すなわち、T0,t1,t2,t3の関係を
変えるとオゾン発生器3の印加電圧波形は複雑に
変化し、さらにマツチング回路13の直列リアク
トルとオゾン発生器3の静電容量との関係を変え
てもオゾン発生器3の印加電圧波形は変化する。
すなわち、前者が無負荷時の電圧−周波数特性曲
線の決定要因であり、後者は電圧−周波数特性曲
線決定後に最適波形とする関係を求めることにな
る。第5図bはオゾン発生器3の印加電圧波形の
説明図で、第3図および第4図のトランジスタイ
ンバータ12からの出力は直並列リアクトルを主
体とするマツチング回路13により9で示される
ような印加電圧が得られるように構成される。こ
の印加電圧波形は直線で結ばれた鋸歯状波形が好
ましい。これはオゾン発生器内でのストリーマ状
放電を微視的に見た場合、放電持続時間が数マイ
クロ秒以下であり、数キロヘルツまでの電源周波
数であれば、オゾン発生効率への印加電圧波形の
影響を無視できることになり、電圧のピーク値が
安定すれば機器を効率よく運転できる波形を選べ
ば良い。すなわち、オゾン発生器の印加電圧波形
が第5図bのような印加電圧波形9であれば波高
率が大きく、機器の容量に比してオゾン発生量を
大きくとれることになり、機器容量の低減が容易
となる。
本発明によれば、オゾン発生装置の電源部にお
ける電圧制御をパルス幅制御形トランジスタイン
バータによつているために整流回路としてダイオ
ードだけでよく、極めて安価に電源部を構成でき
る。また、動作速度の早いトランジスタを使用し
ているために負荷変動や入力信号に対して極めて
早く応答できる。加えて、オゾン発生器の特性を
考慮に入れて演算回路や保護回路を構成している
ためにオゾン発生装置の信頼性を高めることがで
きる。またマツチング回路もリアクトルを主体と
することによつて安価にできるとともに、出力波
形を鋸歯状にしているために波高率が大きくな
り、力率を改善して、昇圧トランスとインバータ
の容量を大幅に低減し、機器の電力損失も小さく
抑えられ、機器の設備、運転の両面におけるコス
トを著しく低減することが可能になり、オゾン利
用分野の拡大につながる低価格,高性能のオゾン
発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、オゾン発生装置の従来例の電気系統
の単線結線図、第2図は、第1図に示したオゾン
発生装置の電気系統における電圧および電流の波
形を示す説明図、第3図は、本発明によるオゾン
発生装置の実施例の電気系統の単線結線図、第4
図は、第3図における電源部のインバータ回路の
回路構成図、第5図aは、第3図および第4図に
示した装置の電源部の電圧および電流の波形を示
す説明図、第5図bは、第3図および第4図に示
した装置によるオゾン発生器の印加電圧の波形を
示す説明図である。 2……昇圧トランス、3……オゾン発生器、9
……オゾン発生器印加電圧波形、11……インバ
ータ出力電圧波形、12……トランジスタインバ
ータ、13……マツチング回路、14……整流回
路、15……インバータ回路、16……保護回
路、17……増幅回路、18……演算回路、19
……電流検出器、20……平滑コンデンサ、21
……インバータ出力電流波形。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 電源部と昇圧トランスとオゾン発生器とを直
    列に接続した主回路を有し、前記オゾン発生器の
    放電空隙に酸素または酸素を含むガスを通流し無
    声放電によりオゾンを発生する装置であつて、前
    記電源部をトランジスタインバータと少なくとも
    リアクトルを有するマツチング回路とにより構成
    したことを特徴とするオゾン発生装置。
JP7629781A 1981-05-20 1981-05-20 Ozonizing apparatus Granted JPS57191208A (en)

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JP2010168241A (ja) * 2009-01-22 2010-08-05 Mitsubishi Electric Corp オゾン発生装置

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