JPS61281004A - オゾン発生装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】

本発明はカップ式飲料自動販売機（以下自動販売機を自
販機ともいう）の飲料水の殺菌などに用いられるオゾン
発生装置を制御する装置に関する。

【従来技術とその問題点】

以下各図の説明におシ）て同一の符号は同−又は相当部
分を示す。次に第４図を流用するとともに第５図〜第７
図を用いて、従来技術とその問題点を説明する。第４図
は本発明の１実施例としてのオゾン発生装置を搭載した
カップ式飲料自販機の水回路図、第５図は従来のオゾン
発生装置の回路図、第６図は第５図における高圧トラン
スの１次電流とこれを制御する制御パルスの波形図、第
７図はオゾン溶解量と水温との関係を示す線図である。 第４図において、水道管１から電磁弁２を介して供給さ
れる水は、フィルタ３によって不純物が濾過され、フロ
ートスイッチ４を備えるリザーバ５に送られる。リザー
バ５内の水はフロートスイッチ４が前記電磁弁２を開閉
させることにより常に一定水位に保たれ、かつ後述する
飲料用水殺菌装置６によって殺菌処理される。前記殺菌
処理された水はリザーバ５に対して所定水位に設置され
た製氷機７の冷却筒に配管８を介して流入し、製氷に供
され、また配管９を介して、その途中に設けられたポン
プｌＯによって冷却水槽ｌｌ内に配設されたカーボネー
タ１２に送られ、あるいは電磁三方弁１３の作動によっ
て飲料カップ１４に供給される。前記カーボネータ１２
では炭酸ガスボンベ１５から送られる炭酸ガスを前記水
に溶解させて炭酸水がつくられる。販売信号によってカ
ップ収納筒１６からペンドステージに送出された前記飲
料カップ１４には、前記水の外に、シロップタンク１７
から、冷却水槽１１内を走る配管を通流させて送られる
冷却されたシロップ、および前記炭酸水が供給されて清
涼飲料が調製され、これに製氷機７から送出された小塊
状の氷が加えられて客に提供される。 前記飲料用水殺菌装置６は放電式のオゾン発生装置２０
を備える。このオゾン発生装置２０は、一対の電極１０
１ａ　（第５図）が一定のエアーギャップを設けて対設
されたオゾン発生管１０１（第５図）、前記エアーギャ
ップに原料空気を送る図外の送風機等が配設されたオゾ
ン発生部２１と、前記オゾン発生管１０１に高電圧の交
流電圧を印加するための高圧トランス等を内蔵するオゾ
ン発生制御装置２２とからなる。しかして高電圧が印加
されたオゾン発生管１０１は前記電極間に、例えば電源
周波数程度の放電周波数で繰り返されるパルス的な放電
を生じ、この放電によって原料空気に所定割合のオゾン
を生成して前記空気をオゾン化する。このオゾン化空気
はオゾン発生部２１からオゾン取出管２３を介してリザ
ーバ５内に導かれ、先端の散気ヘッドから気泡状にして
水中に放出され、水に溶解したオゾンがその強い酸化分
解作用によってリザーバ５内の水を殺菌処理する。 第５図はオゾン発生装置２０の従来の回路構成例を示す
図である。同図において、１０１は前記オゾン発注部２
１内のオゾン発生管、１０１ａはその電極、１０２はオ
ゾン発生管の電極間に２次壱ＭＡ　ｔｏ２ｂを介して高
圧を供給する高圧トランス、１０３は高圧トランス１０
２の１次壱ｖＡ１０２ａの回路を開閉するスイッチング
素子で、この例ではＭＯＳ　−Ｆ　ＥＴが用いられてい
る。１０４はスイッチング素子１０３のゲートＧＴを駆
動するホトカブラで、高圧トランス１０２の１次側の回
路と制御パルス発生回路１０６側との電位を分離する役
割をも持っている。１０５は高圧トランス１０２の１次
巻線１０２ａに与えられる例えば１２０ｖの直流電圧Ｅ
をもつ１次側直流電源で、この直流電源１０５は例えば
商用のＡＣ電圧を整流することにより作らている。 １０７は前記制御パルス発生回路１０６内の制御パルス
発生素子で、このような素子としては、テキサス、イン
スツルメント社製の集積回路ＴＬ４９４が知られている
。この場合、端子ｃ１から出力される制御パルス１０７
ａのオフの期間（デッドタイム又は１次電流オン期間Ｔ
。Ｎという）、オフ状態となるホトカプラ１０４を介し
て、スイッチング素子１０３をオンさせ、高圧トランス
１０２の１次５４Ｉ１０２ａに直流電圧Ｅを印加し、ト
ランス１０２の１次電流ｉを立ち上がらせる。他方、制
御パルス１０７ａのオンと共にスイッチング素子１０３
をオフさせ、この時の１次電流ｌの過渡的な高速の振動
によってトランス２の２次巻線に高圧を発生させる。 ＶＲＩはデッドタイム調整用の可変抵抗で、制御パルス
発生素子１０７の端子ＤＴＣ（デッドタイム・コントロ
ール）とグランド端子Ｇ（又は端子Ｅ１）間に与えるデ
ッドタイム制御電圧■。７を可変し前記デッドタイム、
即ち制御パルス１０７ａのオフ期間（従って前記１次電
流オン期間ＴＯＮ）を可変し、高圧トランス１０２の出
力電圧、従ってオゾン発生量を可変調整する役割を持つ
。 また素子１０７の端子ＲＴに接続された可変抵抗ＶＲ２
は、同じく端子ＣＴに接続されたコンデンサＣ１ととも
に、素子１０７の発振周波数、すわち制御パルス１０７
ａの出力周期Ｔ、従って前記放電周波数を可変設定する
役割を持つ。 第６図（Ａ）は高圧トランス１０２の１次電流１１同図
（８）は制御パルス発生素子１０７の制御パルス１０７
ａ、の各波形図を示す、スイッチング素子１０３のオン
期間、すなわち前記１次電流オン期間Ｔ。Ｎでは、１次
側直流電源１０５の電圧をＥとし、高圧トランス１０２
の１次巻線１０２ａのインダクタンスをＬとすると、１
次電流ｌはほぼ下記（０１）式の関係にある。 ｄｉ／ｄｔ＝Ｅ／Ｌ　　−・−・−・・・−・・−（０
１）従って１次電流ｉはほぼ一定の傾斜で立上り、期間
ＴＯＨの終わりの時点の電流ｉの値１（１次電流遮断値
という）はほぼ下記（０２）式で表される。 １　＝　（Ｅ−ＴＯＮ）　／　Ｌ　　−・−＝−−−（
０２）この時点で１次電流１をオフすると電流ｌは図外
のサージ吸収回路と高圧トランス１０２とで形成される
振動回路で急速に振動を起こし、トランス１０２の２次
巻線１０２ｂに高圧を誘起させる。この時２次巻線１０
２ｂに誘起及び供給される２次電圧（出力電圧）及びエ
ネルギ従ってｌ側電流ｌの１回のオンオフ毎に発生する
オゾン量は１次電流値Ｉによって定められる。そしてこ
のような動作が制御パルス１０７ａの周期　（便宜上ス
イッチング周期という）Ｔごとに繰り返される。 従って前述のように可変抵抗ＶＲＩを介し、デッドタイ
ム、従って１次電流オン期間Ｔ（Ｉｌｌを可変すること
によってオゾン発生量を可変することができる。また可
変抵抗ＶＲ２を介し、前記のスイッチング周期Ｔを可変
した場合には、１次電流オン期間ＴＯＮ、従って１次電
流最の１回のオンオフについてのオゾン発生量は変らず
、単位時間当たりの前記オンオフ回数が可変されること
になり、単位時間当たりのオゾン発生器の発生するオゾ
ン量は、従ってリザーバ５内のオゾン濃度が可変できる
。 上記の様にして、従来、オゾン量は可変抵抗ＶＲＩまた
はＶＨ２、あるいは両方を組み合わせて、所定値にセン
トされていた。 しかしながら前記水に溶解するオゾン溶解量は、オゾン
化空気のオゾン濃度が一定の場合、第７図に示すように
水温に逆比例し、例えば水温１０℃と３２℃の水では３
＋１となる。前記水に溶解せずに残留する気中オゾンは
活性炭が充填されたオゾン処理槽２４に導かれて分解さ
れ、また供給する水に残存する水中オゾンは同様のオゾ
ン処理槽２５を通して分解消滅される。 ところで従来の飲料用水殺菌装置では、リザーバ内の高
温時の水に対して十分な殺菌効果が得られるようにオゾ
ンの発生量を設定すると、低温時の水には極めて過剰の
オゾンが溶解することになり、高温時の水においても気
中オゾンが比較的増大する。しかして残留オゾンによっ
てオゾン発生装置やその周辺機器の寿命が縮められ、ま
たオゾン処理槽２４および２５内の活性炭を短期間に取
替えなければならない欠点があった。

【発明の目的］ この発明はオゾン発生装置から、リザーバ内の水温に適応したオゾン濃度のオゾン化空気をリザーバに供給し、過剰オゾンを減少させることができるオゾン発生装置の制御装置を提供することを目的とする。 【発明の要点】

この発明の要点は、リザーバ内の水温に基づいて、オゾ
ン発生用の高圧トランスに供給される１次電流のオン期
間（立上り期間）またはそのオンオフの繰り返し周波数
（放電周波数５従ってスイッチング周期）あるいはその
両方を自動制御し、オゾン化空気のオゾン濃度を前記水
温に自動的に適応させるようにした点にある。 換言すれば本発明の要点は、水道等から給水される殺菌
対象の水を貯留する水貯留手段（リザーバなど）、１次
側直流電源、高圧トランスの１次巻線に直列に接続され
、前記直流電源から前記１次ｔ！線に供給される１次電
流を繰り返しオン、オフする開閉手段（スイッチング素
子など）、前記高圧トランスの２次巻線に放電電極を直
列に接続されたオゾン発生管、前記オゾン発生管で生成
されたオゾンを前記水貯留手段内の水に導く手段（オゾ
ン取出管など）、を備え、前記開閉手段がオフする際の
前記１次電流の値で定まる電圧を前記２次巻線を介して
オゾン発生管に加え、このとき生成されるオゾンにより
前記の水の殺菌を行うようにした装置において、 前記水貯留手段内の水温または水の雰囲気温度を検出す
る温度センサと、前記温度センサの検出温度に基づいて
、前記１次電流のオン時間を可変する手段（ブリッジ回
路、増巾器、制御パルス発生素子など）、又は（及び）
同じく前記検出温度に基づいて、前記１次電流のオン、
オフの繰り返し周波数（放電周波数、従ってスイッチン
グ周期など）を可変する手段（ブリフジ回路、増巾器。 ＶＦコンバータ、波形変換装置、制御パルス発生回路な
ど）とを備えるようにした点にある。

【発明の実施例】

以下第１図〜第４図に基づいて本発明の詳細な説明する
。第１図（Ａ）　、　（Ｂ）はそれぞれ本発明の異なる
実施例、としてのオゾン発生装置の回路構成を示す図で
、第５図に対応するものである。第２図はオシ・ン発生
量とオゾン発生管の電極印加電圧（高圧トランスの２次
巻線出力電圧）又は放電周波数との関係を示す線図、第
３図は第１図（Ａ）の回路における、要部の波形例を示
す図である。 この発明は放電式オゾン発生装置におけるオゾン発生量
が、第２図に示すように前記印加電圧（従って１次電流
遮断値りおよび前記放電周波数（従って前記周期Ｔの逆
数）にそれぞれ略比例すること、および水に溶解するオ
ゾン溶解量がオゾン化空気のオゾン濃度に比例して増大
することに着目してなされたものである。 第４図の実施例において、３１はこの場合、サーミスタ
ーを使用した温度センサであり、なおこの温度センサ３
１には場合により、サーモスタットやバイメタルを使用
することも可能である。 次に第１図（Ａ）は前記温度センサ３１の検出信号によ
り前記１次電流オン期間Ｔ。工を自動制御する回路の実
施例を示し、同図において１０８は温度センサ３１．及
び温度検出零点設定用の可変抵抗ＶＲＯをそれぞれ一辺
に持つ抵抗のブリフジ回路、１０９はＯＰアンプからな
る増巾器で、ブリッジ回ｊ！８１０８の検出電圧を増巾
する＃１１０はゲイン調整用可変抵抗ＶＲＩＯを比例辺
にもつＯＰアンプからなる反転増巾器で、前段の増巾器
１０９の出力電圧を反転増巾し、デッドタイム制御電圧
■。アとして、制御パルス発生素子１０７への端子ＤＴ
Ｃに与える。 この場合素子１０７の端子ＲＴ、ＣＴには第５図と同様
な結線が施され、放電周波数（従ってスイッチング周期
Ｔ）は可変抵抗ＶＲ２及びコンデンサＣＩで定まる所定
値に調整されている。 また第１図（Ｂ）は、温度センサ３１の検出信号により
、放電周波数、従ってスイッチング［ＸＩｆＴを自動制
御する回路の実施例を示し、ブリフジ回路１０８の検出
電圧は、ゲイン調整用可変抵抗ＶＲ２０を持つ増巾器１
１１を介して増巾されたのち、ＶＦコンバータ１１２に
与えられて、周波数に変換され、さらに波形変換装置１
１３を介して、制御パルス発生素子１０７に適合する鋸
歯状の波形に変換されて、素子１０７の端子ＣＴに入力
される。またこの場合、素子１０７の端子ＤＴＣは第５
図と同様な結線が施され、１次電流オン期間Ｔ。Ｎを一
定に保つほか、端子ＲＴとＶＩＦＦとは短絡されている
。 次に第３図を用いて、第１図（＾）の動作を説明する。 第３図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）はそれぞれ制御
パルス発生素子１０７１７）端子ＤＴＣ，ＤＴ、ＣＩに
印加及び発生している電圧波形の例を、同図（Ｄ）は対
応する１次電流ｌの波形例を示す、同図（Ｂ）の端子Ｃ
Ｔの出力波形に示されるように、この回路では素子１０
７の発振周期（従って前記スイッチング周期）Ｔ又は前
記放電周波数は、前述のように可変抵抗ＶＲ２で調整さ
れた一定の値となっている。 次に温度が時間と共に下降すると、素子１０７の端子Ｄ
ＴＣに印加されるデッドタイム制御電圧ＶＤ’ｒは、例
えば第３図（Ａ）のように漸増する。これに伴い端子Ｃ
１から出力される制御パルス１０７ａのオフ期間、従っ
て前記１次電流オン期間Ｔ。工は漸減する。これにより
、同図（Ｃ）のように１次電流ｌのオフ時の値（１次電
流遮断値）は漸減する。 ところで、 （オゾン濃度）■（オゾン発生管の電極間印加電圧）×
（放電周波数）−・−・−・−・−・・・（０３）であ
られされることにより、この場合は電極間印加電圧を変
化させている。−このようにして、たとえば水温１０℃
の時の高圧トランス１０２に与える１次電流遮断値Ｉと
、水温３２℃の時の同遮断値Ｉとの比が１＝３になるよ
うに、可変抵抗ＶＲＯ。 ＶＲＩＯを調整すれば、オゾン発生管１０１の電極間の
印加電圧は、水温３２℃の時は水温ｌＯ℃の時の３倍と
なり、目的は達せられる。 以上は、電極間印加電圧を変化させて、オゾン量の調整
をするものであったが、第１図（Ｂ）は放電周波数を変
化させた場合の例であり、この場合は前記のように１次
電流オン期間Ｔ。、Ｉは一定の値に調整されている。 一方放電周波数の自動制御の方法については、温度検出
方法は第１図（Ａ）と同様で、その温度に比例した電圧
値をＶ／Ｆコンバータ１１２で周波数に変換し、その周
波数を波形変換装置１１３を介し、第３図（Ｂ）と同様
な端子ＣＴの鋸歯状波形に変換して、素子１０７の同端
子ＣＴに入力することにより、リザーバ５内の水温が高
い時には、素子１０７の端子ＣＴに加えられる周波数が
高く　（従って前記スイッチング周期Ｔが短く）なり、
オゾン発生管１０１に高い放電周波数の電力が印加され
て多量のオゾンを生成し、オゾン発生装置２０は高いオ
ゾン濃度のオゾン化空気をリザーバ５の水中に放出する
。従って前記高温の水に溶解するオゾン溶解量が増大し
て前記水を効果的に殺菌処理するとともに、水に溶解せ
ず残留する気中オゾンが減少する。またリザーバ５内の
水温が低い時には、オゾン発生管に印加される電力の放
電周波数が自動的に低下され、オゾン発生量が減少する
。従って前記低温の水にはオゾンが適当量に抑制された
オゾン化空気が供給され、オゾンの過剰溶解が防止され
る。 また第１図（Ａ）　、　（Ｂ）の２つの方法の併用も可
能であり、それぞれ前述の実施例と同様の作用により同
様の効果が得られる。さらに前述の実施例では温度セン
サ３１をリザーバ５内の水温を検出するように水中に敷
設したが、リザーバ５内の空気中に設置して前記水の雰
囲気温度を検出するようにしても、類似の効果が得られ
る。

【発明の効果】

以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、リザ
ーバ内の水温または水の雰囲気を検出する温度センサを
設けるとともに、温度センサの検出温度に基づいてオゾ
ン発生装置の印加電圧または放電周波数あるいはその両
方を自動制御する制御装置を設けたので、リザーバ５内
の水にはその水温に適応したオゾン濃度のオゾン化空気
が供給されて気中オゾンの増大やオゾンの過剰溶解がな
くなり、オゾン発生装置およびその周辺機器の短寿命化
が防止され、かつオゾン処理槽内の活性炭はその作用を
長期間持続する効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）　、　（Ｂ）はそれぞれ本発明の異なる実
施例としてのオゾン発生装置の回路図、第２図はオゾン
発生量とオゾン発生管印加電圧又は放電周波数との関係
を示す線図、第３図は第１図（Ａ）における、要部の波
形図、第４図は本発明の一実施例としてのカップ式飲料
自販機の水回路図、第５図は従来のオゾン発生装置の回
路図で第１図に対応する。第６図は第５図における高圧
トランスの１次電流とこれを制御する制御パルスの波形
図、第７図はオゾン溶解量と水温との関係を示す線図で
ある。 ５：リザーバ、６：飲料用水殺菌装置、２０ニオシン発
生装置、２１ニオシン発生部、２２ニオシン発生制御装
置、２３ニオシン取出管、３１：温度センサ、１０１　
　ニオシン発生管、１０１ａ　：電極、１０２：高圧ト
ランス、１０２ａ：１次巻線、１０２ｂ：２次巻線、ｉ
：１次電流、１２１次電流遮断値、１０３ニスイツチン
グ素子、１０４：ホトカプラ、１０５　　：　１次側直
流ｔｆｌ、１０６：制御パルス発生回路、１０７：制御
パルス発生素子、１０７ａ　：制御パルス、Ｃ１，ＤＴ
Ｃ。 ＲＴ、ＣＴ、Ｅｌ、Ｇ：端子、１０８ニブリツジ回路、
１０９，１１０，１１１　：増巾器、１１２　：　Ｖ　
Ｆ　’：Ｊ　７ハータ、１１３：波形変換装置、ＶＲＯ
，ＶＲＩ、ＶＲ２゜ＶＲＩＯ，ＶＲ２０：可変抵抗。 ｔ２図 −一一◆Ｆｊｌｔ同

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）水道等から給水される殺菌対象の水を貯留する水貯
   留手段、１次側直流電源、高圧トランスの１次巻線に直
   列に接続され、前記直流電源から前記１次巻線に供給さ
   れる１次電流を繰り返しオン、オフする開閉手段、前記
   高圧トランスの２次巻線に放電電極を直列に接続された
   オゾン発生管、前記オゾン発生管で生成されたオゾンを
   前記水貯留手段内の水に導く手段、を備え、前記開閉手
   段がオフする際の前記１次電流の値で定まる電圧を前記
   ２次巻線を介してオゾン発生管に加え、このとき生成さ
   れるオゾンにより前記の水の殺菌を行うようにした装置
   において、 前記基準留手段内の水温または水の雰囲気温度を検出す
   る温度センサと、前記温度センサの検出温度に基づいて
   、前記１次電流のオン時間を可変する手段、又は（及び
   ）同じく前記検出温度に基づいて、前記１次電流のオン
   、オフの繰り返し周波数を可変する手段とを備えたこと
   を特徴とするオゾン発生装置の制御装置。