JPH0825723B2 - オゾン発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、冷蔵庫内などの脱臭や殺菌のために用いら
れるオゾン発生装置に関する。

＜従来の技術＞ 従来から、冷蔵庫内の貯蔵食品から発生する臭気を分
解し、また庫内の殺菌を行うために、オゾン発生装置が
冷蔵庫内に配置されて用いられている。オゾン発生装置
は、一般に無声放電によって空気中の酸素からオゾンを
合成生成させている。

ところが、無声放電によるオゾンの発生量は、第５図
に示すように、湿度の増大に伴って減少する。このた
め、たとえば冷蔵庫のドアを開閉した直後などのように
庫内の湿度が高い状態では、放電用の電極の表面などの
結露のために無声放電が起こりにくく、オゾン発生効率
が減少するばかりでなく、有害なNO_xの発生量が増大し
て、装置の腐食を早めることにもなり、さらには大気汚
染の問題も生じることになる。

この問題を解決するために、放電用電極近傍にヒータ
を配設して、電極近傍の原料空気の除湿を行うようにし
た構成が知られている。このような構成では、電源投入
時には、たとえば３分間程度ヒータに通電して、その後
に無声放電を開始させ、その後は、冷蔵庫のドアが開か
れた時に無声放電を停止し、冷蔵庫のドアが閉じられた
後に無声放電が再開されるのが一般的である。このよう
な構成では、放電用電極が高温に保たれて、その表面へ
の結露が防がれ、オゾン発生のための無声放電が安定に
行われるので、オゾンを効率良く発生させることができ
る。

一方、オゾン発生装置では、NO_xの発生を可及的に低
減するために、上記の無声放電が安定に行われているか
どうかを検知し、放電が不良であるときにオゾン発生装
置の運転を停止させるようにした異常検知機構が備えら
れる場合がある。上記の無声放電状態の監視による異常
の検知は、たとえば放電電流を監視することによって行
われ、放電電流が通常状態（安定な無声放電が行われて
いるとき）の値よりも低い所定の異常検知レベル未満の
場合には異常と判断され、無声放電のための電力の供給
が停止される。

＜発明が解決しようとする課題＞ 第６図は湿度が高い場合（90％および95％の場合）に
おける上記放電電流の、オゾン発生装置の運転開始後の
時間変化が示されている。ただし、説明を簡単にするた
めに、第６図には上記の異常検知機構を動作させない場
合であって、運転開始直後から無声放電のための電力を
放電用電極に供給した場合の放電電流の時間変化が示さ
れている。また、曲線l11は湿度が90％の場合を示し、
曲線l12は湿度が95％の場合を示している。さらに、上
記異常検出機構における異常検知レベルＬが同時に示さ
れている。

オゾン発生装置の運転開始に伴って、放電用電極近傍
に配置したヒータへの通電が同時に始まり、この状態で
無声放電のための電力を供給すると、時間の経過に伴っ
て電極表面の結露が無くなり、また電極近傍の空気の湿
度が減少していくので、放電電流は徐々に上昇してい
く。当然のことながら、湿度が高いほど放電電流の上昇
は緩慢になる。

たとえば、湿度が95％の場合（曲線l12）には、運転
開始後時刻t31までの期間T31においては、放電電流が異
常検知レベルＬを下回っているので、もしも期間T31内
に上記の異常検知機構が異常検知動作を開始すると、異
常状態と判定されて装置の運転が停止されることにな
る。また、上記の異常検知機構が時刻t31以後に異常検
知動作を開始した場合には、放電電流が異常検知レベル
Ｌを上回っているので、異常状態と判定されることはな
い。

したがって、運転開始直後のヒータによる余熱時間を
一定としていた従来技術では、時刻t31までの期間にヒ
ータへの通電を行い、その後に放電用電極への電力の供
給とともに異常検知機構を能動化すれば、正常にオゾン
発生動作を行わせることができる場合であっても、たと
えば上記一定の通電時間を期間T31の長さよりも短く設
定していた場合には放電状態が異常であると判断されて
その後の運転が行われなくなてしまうという問題が生じ
ることになる。

逆に、過度に長い余熱時間を設定すれば、無声放電に
よるオゾン発生が開始されるための立ち上がり時間が長
くなるとともに、ヒータにより無駄に電力が消費される
という問題も生じる。

そこで、本発明は、上述の技術的課題を解決し、異常
時の運転の停止が誤りなく行われるとともに、ヒータに
よる余熱を種々の状況に対応して良好に行わせることが
できるようにしたオゾン発生装置を提供することを目的
とする。

＜課題を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するための本発明のオゾン発生装置
は、無声放電によって原料空気からオゾンを生成させる
オゾン発生装置であって、 上記無声放電を生じさせる放電用電極と、 この放電用電極を加熱するとともに、この放電用電極
の近傍の空間の原料空気を除湿するヒータと、 上記放電用電極に放電用高電圧を供給する高圧電源
と、 この高圧電源が放電用高電圧を上記放電用電極に供給
し始めた後に異常検知動作を開始し、上記放電用電極に
おける放電電流が所定値未満であるときに異常検知信号
を出力する異常検知手段と、 上記異常検知信号が導出されたときに、上記高圧電源
からの上記放電用高電圧の出力を停止させるとともに、
所定時間の後には再度上記高圧電源に上記放電用高電圧
を出力させる高圧電源制御手段と、 上記異常検知信号が所定回数出力されたときに、装置
の運転を停止させる制御手段とを含むものである。

＜作用＞ 上記の構成によれば、高圧電源制御手段による制御に
よって、高圧電源からの高電圧が放電用電極に供給され
たときに、無声放電が良好に生じずに放電電流が低いと
き、異常検知手段から異常検知信号が出力される。これ
により高圧電源制御手段は、高圧電源からの高電圧の出
力を一旦停止させ、その後所定時間が経過すると上記高
電圧の供給を再開させる。

このように、高電圧を供給しても無声放電によるオゾ
ン発生が開始されないときには、所定時間毎に繰り返し
高電圧の供給が行われる。したがって、放電用電極にお
ける無声放電は、ヒータによる加熱によって電極表面の
状態やその周囲の湿度が放電のための適当な条件となっ
た時点で開始されることになるから、結果としてヒータ
による余熱時間を放電用電極の状態などに対応した適切
な値とすることができる。

一方、異常検知手段が上記の異常検知信号を出力して
も直ちに装置の運転が停止されるのではなく、所定回数
の異常検知信号の出力が制御手段で検出されたときに装
置の運転が停止される。したがって、比較的長い時間の
ヒータの余熱によっても無声放電を開始させることがで
きないときには、異常が生じているとの最終的な判断が
なされて、装置の運転が停止されることになる。

＜実施例＞ 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例のオゾン発生装置の電気的
構成を示すブロック図である。このオゾン発生装置は、
高圧電源１からオゾナイザ本体２内に設けた放電用電極
３に放電用高電圧を供給して無声放電を生じさせ、オゾ
ナイザ本体２の近傍の空気を原料としてこの空気中の酸
素をオゾン化することによりオゾンを発生させるもので
ある。オゾナイザ本体２には放電用電極３の表面に付着
した水滴を蒸発させるとともに、オゾナイザ本体２内の
原料空気を除湿するためのヒータ４が備えられており、
このヒータ４はヒータ制御回路５によってその通電が制
御されている。

高圧電源１は、電源制御回路６によって、その高電圧
の出力が制御される。また、高圧電源１が高電圧を放電
用電極３に供給したときに、この放電用電極３に流れる
放電電流は、高圧電源１に接続した放電電流検出回路７
により検出される。この放電電流回路７の出力は異常検
知回路８に与えられており、この異常検知回路８は、放
電電流検出回路７の出力に基づいて、上記の放電電流が
所定の異常検知レベル以下であるかどうかを調べる。そ
して、放電電流が異常検知レベル以下であるときには、
オゾナイザ本体２に異常が生じていることを表す異常検
知信号をライン９に導出する。

ライン９に導出された異常検知信号は、電源制御回路
６に与えられるほか、異常検知信号の出力回数を計数す
るカウンタ10にも与えられる。電源制御回路６は、上記
の異常検知信号に応答して高圧電源１の高電圧の出力を
禁止する。また、カウンタ10は所定の計数値Ｎ（たとえ
ば10）でオーバーフローするものであり、このカウンタ
10がオーバーフロー状態であるかどうかを示す信号は、
当該装置を運転状態と停止状態とで切り換える運転／停
止回路11に与えられるとともに、異常検知リセット回路
12にも与えられている。

この異常検知リセット回路12は、カウンタ10の計数値
が変化する度毎に、このカウンタ10がオーバーフロー状
態でない場合には、ライン13から異常検知回路８に、そ
の異常検知状態をリセットさせるためのリセット信号を
与える。また、上記の運転／停止回路11は、運転スイッ
チ14の投入／遮断に対応して当該装置を運転状態と停止
状態とで切り換えるとともに、上記のカウンタ10がオー
バーフローしたときに、装置の運転を強制的に停止させ
る。この運転／停止回路11とカウンタ10とを含んで制御
手段が構成されている。

運転／停止回路11からは装置を運転させるか停止させ
るかを指示するための制御信号が導出され、この制御信
号は遅延タイマ回路15に入力される。この遅延タイマ回
路15は、運転開始を指示する制御信号に応答してその計
時動作を開始し、所定時間T1（たとえば1.2秒）を計時
して、この所定時間T1が満了した時点で、高圧電源１か
ら高電圧を発生させるための信号を電源制御回路６に与
える。この遅延タイマ回路15にはまた上記の異常検知リ
セット回路12からのリセット信号が入力されており、運
転状態においてリセット信号が与えられたときに、この
リセット信号の入力に応答して計時動作を開始し、上記
の所定時間T1の計時が満了した時点で、高圧電源１から
高電圧を発生させるための信号を電源制御回路６に与え
る。本実施例では、遅延タイマ回路15および電源制御回
路６を含んで高圧電源制御手段が構成されている。

遅延タイマ回路15の出力はまた、異常検知回路８にお
ける異常検知動作を所定時間T2（たとえば１秒）だけ禁
止させる異常検知禁止タイマ回路16にも与えられてい
る。これにより、遅延タイマ回路15が高電圧の発生を指
示する信号を出力した後上記の所定時間T2が経過するま
での期間には異常検知回路８における異常検知が禁止さ
れ、この結果、高電圧の供給開始直後における放電電流
の立ち上がり期間に、誤って異常検知がなされることが
防がれる。

第２図は正常時の動作を説明するためのタイミングチ
ャートである。第２図（ａ）は運転／停止回路11の出力
信号を示し、第２図（ｂ）はヒータ４の通電状態を示
し、第２図（ｃ）は高圧電源１の動作を示し、第２図
（ｄ）は放電用電極３に流れる放電電流の変化を示し、
第２図（ｅ）は異常検知回路８の出力を示している。

時刻t1に運転スイッチ14が投入されて、運転／停止回
路11が運転開始を指示するための制御信号を導出する
と、これに応答してヒータ制御回路５はヒータ４への通
電を開始する。

遅延タイマ回路15は、運転／停止回路11からの制御信
号に応答して、時刻t1から上記の所定時間T1を計時した
後に、高圧電源１からの高電圧の出力を開始させるため
の信号を導出し、これにより時刻t1から所定時間T1だけ
経過した後の時刻t2に高圧電源１からの高電圧の出力が
開始される。

これにより時刻t2からの期間に、放電用電極３の間で
無声放電が始まると、これに伴って放電電流検出回路７
で検出される放電電流が参照符号l1で示すように急激に
増大する。

異常検知回路８は、時刻t2から異常検知禁止タイマ回
路16において計時される上記の所定時間T2が経過した時
刻t3において異常検知動作を行う。この時刻t3には、放
電電流は、異常検知レベルLLを上回っているので、第２
図（ｅ）に示すように、異常検知信号が導出されること
はない。

第３図は異常時の動作を説明するためのタイミングチ
ャートであり、第３図（ａ）〜第３図（ｅ）はそれぞれ
第２図（ａ）〜第２図（ｅ）に対応する動作を示してい
る。時刻t11に運転スイッチ14が投入されて運転／停止
回路11が運転開始を指示する制御信号を出力すると、ヒ
ータ制御回路５はヒータ４への通電を開始する。

そして時刻t11から所定時間T1だけ経過した後の時刻t
12には遅延タイマ回路15からの信号に応答して電源制御
回路６は高圧電源１からの高電圧の出力を開始させる。

しかし、放電電極３に結露などの異常が生じているた
めに無声放電を生じさせることができないときには、第
３図（ｄ）に示すように、時刻t12から異常検知禁止タ
イマ回路16で計時される所定時間T2が経過した後にも放
電電極３に流れる放電電流が増大せず、このため異常検
知回路８は異常を検知して参照符号l2で示す異常検知信
号をライン９に導出することになる。これにより、カウ
ンタ10の計数値が１だけ増大する。このカウンタ10の計
数動作に応答して異常検知リセット回路12はリセット信
号をライン13に導出するから、時刻t13には異常検知回
路８における異常検知状態がリセットされる。

異常検知リセット回路12からのリセット信号に応答し
て遅延タイマ回路15は再度所定時間T1の計時を開始す
る。そして、時刻t13から所定時間T1だけ経過した後の
時刻t14には、再び高圧電源１からの高電圧が放電用電
極３に供給されることになる。この２度目の高電圧の供
給時までの期間におけるヒータ４による加熱によっても
まだ異常を解消できず、したがって無声放電を生じさせ
ることができないときには、時刻t14から所定時間T2が
経過した時刻t15からの期間に行われる異常検知回路８
による異常検知においても、放電電流が異常検知レベル
LLに達していないために異常であると判定され、これに
より参照符号l3で示す異常検知信号がライン９に導出さ
れることになる。

そして、時刻t12からの期間の動作と同様にカウンタ1
0の計数値が１だけ増大され、これに応答して異常検知
リセット回路12がライン13にリセット信号を導出する。

このような動作が繰り返し行われ、所定回数Ｎの高電
圧の放電用電極３への供給によっても無声放電を開始さ
せることができないときには、カウンタ10が上記所定値
Ｎを計数してオーバーフローし、これに応答して時刻t1
6には運転／停止回路11は当該装置の運転を停止させる
ことになる。

このように、高電圧の供給によって直ちに無声放電を
生じさせることができないときには、時間（T1＋T2）程
度の時間間隔で放電用電極３に高電圧を繰り返し供給
し、Ｎ回にわたって高電圧を供給したとき（すなわちほ
ぼＮ×（T1＋T2）の期間にわたってヒータ４への通電を
行ったとき）にも、無声放電を起こさせることができな
かった場合に、異常が生じているとの最終的な判断がな
されて、装置の運転が停止されることになる。

上述のような動作により、電極３に結露などが生じて
おらず、またオゾナイザ４の近傍の領域の原料空気の湿
度が充分に低いときには、運転開始から短時間（たとえ
ば所定時間T1）のヒータ４への通電の後に、無声放電を
開始させて、速やかにオゾン発生を開始させることがで
きる。

また、比較的短い時間間隔（ほぼ（T1＋T2）の時間間
隔）で繰り返し高電圧の供給を行っているので、放電用
電極３の状態や原料空気の湿度に対応したヒータ４によ
る余熱が行われた時点で無声放電を生じさせることがで
き、無駄に電力を消費させたり、オゾン発生のための立
ち上がり時間が無闇に長くなったりすることがない。

さらに、比較的長い時間（ほぼＮ×（T1＋T2）の時
間）のヒータ４への通電によっても異常状態を解消でき
ないときに、異常が生じているとの最終的な判断がなさ
れるので、ヒータ４による余熱によっては解消可能な程
度の軽度の異常では、装置の運転が停止されることはな
い。これにより、ヒータ４による余熱によっては解消で
きない異常が生じている場合に限って装置の運転が停止
され、軽度の異常時に誤って運転が停止させることが防
がれる。

第４図は放電用電極３の状態と安定放電が行えるまで
に要するヒータ４による余熱時間との関係を調べた本件
発明者の測定結果を示すグラフである。この測定には、
誘電体に一方の放電用電極を埋設するとともに他方の放
電用電極を表面に形成した構成のオゾン発生パネルを用
いた。測定条件としては、オゾン発生パネルを水に浸漬
した後にパネル表面の水を拭き取った場合（第４図の測
定点Ａ）、オゾン発生パネルを５℃の室内で冷却した後
に室外に取り出して表面に結露させた場合（第４図の測
定点Ｂ）、およびパネルを水に浸漬して取り出し、表面
の水を拭き取らずにそのままの状態とした場合（第４図
の測定点Ｃ）を設定した。

第４図にはパネル表面の水滴の直径と、異常検知を行
わずに高圧電源１からの高電圧の給電を連続的に行い、
放電電流が異常検知回路８での異常検知レベルを超える
までに要する時間との関係を測定した結果が示されてい
る。上記の測定点Ａの状態はパネル表面が湿っている場
合に対応し、上記の測定点Ｂの状態はパネルが結露して
いる状態に対応し、上記の測定点Ｃの状態はたとえばパ
ネルの洗浄後に表面を拭き取らなかった場合などのよう
にパネル表面が濡れている状態に対応する。したがっ
て、測定点A,Bの状態では異常検知を行わず、測定点Ｃ
の状態では異常検知を行うようにすることが好ましい。

したがって、本実施例のオゾン発生装置において、上
記の所定時間T1,T2および所定回数Ｎを、たとえばそれ
ぞれ下記のように選択することが好ましい。

T1＝1.2（秒） T2＝1.0（秒） Ｎ＝10 このように値を選択すると、第３図の時刻t11から時
刻t16までの期間の長さは、ほぼ Ｎ×（T1＋T2）＝22（秒） となる。これにより、第４図の測定点A,Bなどの状態の
場合には、ヒータ４への通電を行いながら比較的短い時
間間隔（T1＋T2）＝2.2（秒）を開けて繰り返し高電圧
の供給を行うことにより、ヒータ４の最適な余熱時間を
与えて、その後に無声放電によるオゾン発生を開始させ
ることができる。その一方で、所定回数Ｎの高電圧の供
給によっても無声放電を生じさせることができない場
合、すなわち比較的長い時間Ｎ×（T1＋T2）＝22（秒）
の余熱によっても電極３の状態などを無声放電発生が可
能な状態に至らせることができない場合には、装置の運
転が停止させられるので、上記の測定点Ｃのような場合
には、異常が生じているものとして装置が停止させられ
ることになる。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではな
い。たとえば上記の実施例において設定された所定時間
T1,T2および所定回数Ｎなどは、必要に応じて適宜変更
されてもよい。その他本発明の要旨を変更しない範囲内
において、種々の設計変更を施すことが可能である。

＜発明の効果＞ 以上のように本発明のオゾン発生装置によれば、放電
用電極における無声放電は、ヒータによる加熱によって
電極表面の状態やその周囲の湿度が放電のための適当な
条件を与えた時点で開始されることになるから、結果と
してヒータによる余熱時間を放電用電極の状態などに対
応した適切な値とすることができる。これにより、放電
用電極の状態などが短い余熱時間で足りる場合には、速
やかに無声放電を開始させて、オゾン発生を行わせるこ
とができる。また、長い余熱時間が必要なときには、そ
のような余熱時間を与えて、確実に無声放電によるオゾ
ン発生を行わせることができる。したがって、ヒータで
の無駄な電力消費を防ぐことができるという効果も得ら
れる。

一方、所定回数の異常検知信号の出力が制御手段で検
出されたときには装置の運転が停止されるので、比較的
長い時間のヒータの余熱によっても無声放電を開始させ
ることができないような異常状態の場合には、装置の運
転を停止させて、事故の発生を未然に防止することがで
きる。

また、異常検知信号が所定回数だけ出力されたときに
始めて運転が停止されるので、ヒータによる余熱によっ
て解消できる程度の軽度の異常時に、誤って装置の運転
が停止されることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のオゾン発生装置の電気的構
成を示すブロック図、 第２図は正常時の動作を示すタイミングチャート、 第３図は異常時の動作を示すタイミングチャート、 第４図は放電用電極３の状態と安定放電までの余熱時間
との関係の測定結果を示すグラフ、 第５図は湿度とオゾン発生量との関係を示すグラフ、 第６図は湿度が高い場合におけるヒータによる加熱時間
に対する放電電流の変化を示す図である。 １……高圧電源、３……放電用電極、４……ヒータ、６
……電源制御回路、７……放電電流検出回路、８……異
常検知回路、10……カウンタ、11……運転／停止回路、
12……異常検知リセット回路、15……遅延タイマ回路、
16……異常検知禁止タイマ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無声放電によって原料空気からオゾンを生
   成させるオゾン発生装置であって、 上記無声放電を生じさせる放電用電極（３）と、 この放電用電極（３）を加熱するとともに、この放電用
   電極（３）の近傍の空間の原料空気を除湿するヒータ
   （４）と、 上記放電用電極（３）に放電用高電圧を供給する高圧電
   源（１）と、 この高圧電源（１）が放電用高電圧を上記放電用電極
   （３）に供給し始めた後に異常検知動作を開始し、上記
   放電用電極（３）における放電電流が所定値未満である
   ときに異常検知信号を出力する異常検知手段（８）と、 上記異常検知信号が導出されたときに、上記高圧電源
   （１）からの上記放電用高電圧の出力を停止させるとと
   もに、所定時間の後には再度上記高圧電源（１）に上記
   放電用高電圧を出力させる高圧電源制御手段（6,15）
   と、 上記異常検知信号が所定回数出力されたときに、装置の
   運転を停止させる制御手段（10,11）とを含むことを特
   徴とするオゾン発生装置。