CN109564810B - 臭氧发生器用电源装置及臭氧发生装置 - Google Patents

Abstract

一种向臭氧发生器提供电力的臭氧发生器用电源装置，构成为将变压器、逆变器以及电抗器设置在一个壳体的内部，在壳体内部的下方设置有由冷却水对通过的空气进行冷却的扁平形状的热交换器，在热交换器的上方配置有变压器以及逆变器，在变压器以及逆变器的上方设置有电抗器，在比变压器以及逆变器要靠壳体的正面侧、以与壳体的正面门隔着间隔地设置有保护用面板，利用设置于正面门内侧位置的风扇来使冷却风在壳体内进行循环。

Description

臭氧发生器用电源装置及臭氧发生装置

技术领域

本发明涉及利用无声放电从包含氧气的气体生成臭氧的臭氧发生装置的电源装置。

背景技术

通常臭氧发生器(臭氧产生机)用电源装置包括大容量的变压器、电抗器、逆变器，还施加有高电压。还需要对这些设备进行冷却，经由热交换器对组装有电源装置的设备的盘内进行冷却。在专利文献1中，记载了以如下情况为目的的内容：即，为了避免伴随由热交换器的凝结而产生的流路阻碍增加而导致的冷却效率下降，通过对在以流路阻抗为主导的部位上的凝结进行抑制，从而得到冷却性能优良的壳体。

专利文献2、3中记载了以下内容：即，通过将热交换器配置在壳体下部，从而一边在热交换器发生了凝结的情况下防止内部元器件的损伤，一边对发热的内部设备进行冷却。此外，专利文献4中记载了以下内容：即，将热交换器相对于外壳底部倾斜成锐角来配置于外壳内，从而能将凝缩水可靠地排出到外部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平11－177267号公报

专利文献2：日本专利特开2008－182233号公报

专利文献3：日本专利特开2005－179102号公报

专利文献4：日本专利特开平09-331607号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

以往的、提供例如100kW以上电力的臭氧发生器用电源装置由于变压器、电抗器以及逆变器分别较大且较重，因此分别配置在不同壳体内的情况较多。并且，各自的发热密度较高，因此进行了如下构造设计来进行冷却：使用个别的热交换器、风扇并设计专用的风洞来使冷却风充分地吹到。并且，由于是施加有高电压的装置，因而是一种既要充分确保绝缘距离、从安全上的观点出发又要配置触电防止用的分隔板等、从而会导致尺寸变大且构造复杂的装置。因此，是一种在需要维护的机器的配置、操作的简易度、安全性方面存在问题的装置。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于得到一种对设备的配置和冷却进行优化的、小型且构造简单的臭氧发生器用电源装置。并且，由于是施加有高电压的装置，因此其目的在于得到一种具有能一边确保绝缘距离、一边在维护时较易操作的构造、且安全性较高的臭氧发生器用电源装置。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的臭氧发生器用电源装置包括：变压器，该变压器对来自商用交流电源的电压进行变压；逆变器，该逆变器将由该变压器变压后的交流电压转换为更高频率的交流电压；以及电抗器，该电抗器与该逆变器的输出相连接，该臭氧发生器用电源装置向利用无声放电从包含氧气的气体生成臭氧的臭氧发生器提供电力，所述臭氧发生器用电源装置构成为，将变压器、逆变器以及电抗器设置在一个壳体的内部，在壳体内部的下方设置有利用冷却水对通过的空气进行冷却的扁平形状的热交换器，在热交换器的上方设置有变压器以及逆变器，在变压器以及逆变器的上方设置有电抗器，在比变压器以及逆变器要靠壳体的正面侧、以与壳体的正面门隔着间隔地设置有保护用面板，利用设置于正面门内侧位置的风扇，使冷却风按照正面门与保护用面板之间的空间即风路、热交换器与壳体底面之间的空间、热交换器、变压器以及逆变器、电抗器、风扇的顺序依次通过并进行循环。

发明效果

根据本发明，将变压器、电抗器、逆变器配置于相同的壳体内，将与高电压隔离的保护用面板和正面门之间设为风路，并在正面门内侧位置设置风扇，从而使在热交换器中进行热交换的冷却风在壳体内进行循环，因此能得到一种较容易进行风扇的维护操作、可使壳体小型化的臭氧发生器用电源装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的臭氧发生器用电源装置的结构的剖视侧视图。

图2是表示本发明的实施方式1所涉及的臭氧发生器用电源装置的结构的从壳体正面进行观察的情况下的内部图。

图3是表示本发明的实施方式1所涉及的臭氧发生器用电源装置的结构的从壳体上部进行观察的情况下的内部图。

图4是表示本发明的实施方式1所涉及的臭氧发生器用电源装置的结构的表示从风路分隔板的上方进行观察的壳体内部的内部图。

图5是表示本发明的实施方式1所涉及的臭氧发生器用电源装置的风路分隔板的结构的俯视图。

图6是表示本发明的实施方式1所涉及的臭氧发生器用电源装置的热交换器的结构的上表面图。

图7是表示本发明的实施方式1所涉及的臭氧发生器用电源装置的热交换器的结构的侧视图。

图8是表示本发明的实施方式2所涉及的臭氧发生器用电源装置的变压器下部的冷却风引导部的剖视图。

图9是表示本发明的实施方式2所涉及的臭氧发生器用电源装置的变压器下部的其他冷却风引导部的剖视图。

图10是表示本发明的实施方式2所涉及的臭氧发生器用电源装置的变压器下部的另一个其他冷却风引导部的剖视图。

图11是表示本发明的实施方式2所涉及的臭氧发生器用电源装置的变压器下部的再一个其他冷却风引导部的立体图。

图12是表示本发明的实施方式3所涉及的臭氧发生器用电源装置的结构的剖视侧视图。

图13是表示本发明的实施方式4所涉及的臭氧发生装置的概要结构的框图。

具体实施方式

实施方式1﹒

以下，基于图1至图7对本发明实施方式1所涉及的臭氧发生器用电源装置进行说明。图1是表示本发明中的臭氧发生器用电源装置20的构造的一个示例的剖视侧视图，图2是打开壳体的正面门从正面进行观察的情况下的内部图，图3是从壳体的上部进行观察的情况下的内部图，图4是表示从风路分隔板的上方进行观察的壳体内部的内部图，图5是表示风路分隔板的结构的俯视图，图6是表示热交换器外形的上表面图，图7是表示热交换器外形的侧视图。如图1～图3所示在壳体1内部的下部配置有利用冷却水对通过的空气进行冷却的扁平形状的热交换器2，在其正上方配置有风路分隔板10。将变压器3和逆变器4沿壳体的纵深方向配置在风路分隔板10的上方，以对壳体1的高度进行抑制，并在其上方设置电抗器安装板16并配置电抗器5。并且在筐体1内部的正面侧设置风扇7,并在正面门11与保护用面板9之间形成风路8。在本实施方式中，将风扇7设置在成为壳体1的正面门11内侧的位置。并且，筐体1下部中具备用于向热交换器2提供冷却水的冷水配管6。另外，在图1中，用虚线的箭头表示在筐体内部进行循环的空气。

如图1所示，热交换器2沿扁平延伸的方向从壳体1的正面侧向背面侧沿下坡倾斜配置。为了不使热交换器2所占空间变大，倾斜角度与水平方向所构成的角为锐角(45度以下)，优选倾斜了25度以下。根据该配置，在与壳体1正面的风路8相连接而成为热交换器2与壳体底面之间的风路的空间中，构成为使成为来自风路8的入口侧的风路的空间变大，成为出口侧的风路的空间变窄。由此，构成为减轻风路的压力损失，在远离壳体1正面的风路8的壳体1背面也容易流过来自风扇7的冷却风。并且，如图1及图4所示，在热交换器2的正上方设置有对成为壳体1与热交换器2之间的间隙的部分进行堵塞的风路分隔板10，以使得从风路8导入到壳体1下部的冷却风经由热交换器2流到壳体1上部。即，如图5所示，风路分隔板10构成为将周围部10b堵塞而成为风路屏蔽部，将中央部10a空开而成为风路，以使得仅通过热交换器2后的空气流到上部。因此，冷却风只能经由热交换器2流到壳体1上部，从而有效地进行冷却风的冷却。

变压器3和逆变器4发热量多，结构复杂难以冷却。并且，由于逆变器4内置有半导体开关，因而需要降低温度以防止半导体破损。因此，通过将变压器3和逆变器4配置在热交换器2的正上方，可在壳体1内用被冷却得最多的冷却风进行冷却，从而能抑制变压器3和逆变器4的最高温度。变压器3离壳体1背面5mm到50mm左右进行配置，从而可使壳体1的背面面板并用为风路的分隔，能在变压器3内部或外部表面使冷却风积极地流过。关于壳体1背面与变压器3的距离，至少要考虑施加于变压器3的电压而必须隔开相应的必要绝缘距离。并且，变压器3与逆变器4之间的距离也隔开5mm到100mm左右进行配置，从而可使逆变器4的背面侧并用为风路，能在变压器3内部或外部表面使冷却风积极地流过。只是，关于变压器3与逆变器4的距离，至少要考虑施加于变压器3和逆变器4的电位差而必须隔开相应的必要绝缘距离。并且，将重量较重的变压器3配置于壳体1的下部，从而壳体1的重心下降，对输送振动、耐振设计上也起到有利作用。

本发明所涉及的臭氧发生器用电源装置是用于向无声放电的臭氧发生器提供电力的电源装置。无声放电的臭氧发生器作为电源装置的负载是容性负载，通常在电源的输出侧设置电抗器。将该电抗器5安装于配置在变压器3及逆变器4上方的电抗器安装板16之上，使用对变压器3、逆变器4进行冷却后的冷却风来进行冷却。电抗器安装板16的电抗器下部的部分设有开口以使冷却风流过。吹向电抗器5的冷却风温度上升，但由于可使用流过壳体1的全部冷却风来进行冷却，因此电抗器能得到充分的冷却。并且，在电抗器5得到充分的冷却的情况下，使电抗器安装板16变小，或对电抗器下部的部分以外的部分也设置开口，从而能对流过电抗器5的冷却风量进行调节。该情况下，由于冷却风的压力损耗减少，因此可减少风扇7的台数或使用能力较低的风扇，能抑制用于冷却的电力和成本。

这里，还能使用空芯线圈的电抗器以作为电抗器5。该情况下，也能将空芯线圈的空芯部分设为风路，从而有效地进行电抗器5的冷却。并且，通过采用空芯线圈的电抗器从而重量变得较轻，因此能将壳体的构造变简单，能变成在输送振动、耐震设计上也有利的构造。

风扇7配置于成为正面门11内侧的位置。风扇7是用于维护的必要部件，仅打开正面门11即可进行维护，从而大大提高了维护时的操作效率。以往，风扇配置于壳体上部、下部或背面，需要打开用于维护的专用面板，或进行使用脚架的操作或屈身的操作。通过将风扇7配置在成为正面门11内侧的位置，从而比起以往能大幅改善操作性。并且在风扇7与施加有高电压的逆变器4之间配置有被接地后的保护用面板9，因而是一种在风扇7更换操作时不引起与逆变器4误接触的安全的构造。因此，在操作者的精神层面上的负担大幅减轻，并可进行更为正确且迅速的操作。由此，由于风扇的更换操作不需要特别的技术，因此在发生故障时可由用户本身迅速地进行更换操作。

风路8由用于对施加有高电压的逆变器4进行隔离的保护用面板9和壳体1的正面门11构成，不具有风路专用的结构构件。通过对结构构件共有化可实现壳体1的小型化、简单化以及成本降低。并且，风路8设置于壳体1的正面侧，并且如图2及图5所示那样设置风扇7以使其左右均等地配置在壳体1的正面侧，从而可使冷却风在壳体1整体中进行循环而无需特别设置冷却风引导部等结构体。因此，消除了壳体1正面侧的温度不均，由于能使温度慢慢上升因而装置的安全性得到提高。并且，由于壳体1整体成为风路因而构成壳体表面的温度均匀、难以凝结的构造，可靠性得到提高。

如图1、图6及图7所示那样，冷水配管6构成为将从壳体的正面侧向背面侧沿下坡倾斜地配置的热交换器2内的冷却水从冷却水入口2c向冷却水出口2d即由下向上流过。并且，通过在最上部设置空气排出阀2b，从而可构成没有空气聚集的冷水配管，能用尽热交换器的热交换能力。并且当需要长时间停止等之时可较容易地对用于预防冷水冻结的除水进行操作，维护性得到提高。

如图6的上表面图及图7的侧视图所示那样，热交换器2构成为向铜管2e插入板状的翅片2f，并在流向铜管2e的冷却水与通过翅片2f间的气体之间进行热交换。翅片2f安装为翅片面与壳体1的上下方向平行，并且与壳体1的前后方向(正面－背面方向)平行的方向。通过将翅片安装在与壳体1的前后方向平行的方向，从而当冷却风通过热交换器2时能通过热交换器2的整个面。在翅片的安装方向为与壳体1的前后方向垂直的方向的情况下，由于从壳体1背面侧导入至热交换器2的冷却风不能扩散至热交换器2的正面侧，因此不能用尽热交换器2的能力。并且导入至热交换器2的冷却风的风量从壳体1背面侧导入的较多，因此在翅片的安装方向为与壳体1的前后方向垂直的方向的情况下压力损耗增加。因此，流过壳体1的冷却风整体的风量下降并使壳体1的冷却能力下降。

由于将热交换器2配置在壳体1下部，因此用于向热交换器2导入冷却水的冷水配管6相比将热交换器2配置于壳体1的中央或上部的情况构成得更短，从而不会浪费配管材料，并且由于冷水流过的距离减少，因而压力损耗也得到减轻。并且在热交换器2配置于壳体1的中央或上部的情况下，为了不使壳体1的电子元器件沾水而需要专用的像锅(pan)、托盘那样的保护构件，以防备主要来自铜管发夹部的漏水、凝结。壳体1内部配置有变压器3、逆变器4以及电抗器5这一类的高电压设备，因此需要在保护构件和高电压设备之间设置绝缘距离，成为壳体1的尺寸变大的主要原因。由于将热交换器2配置在壳体1下部，并设置了风路分隔10，因此起到下述防护作用：即使在风路分隔10从铜管2e的发夹部产生漏水、水吹出来的情况下也能防止水到达变压器3、逆变器4。凝结的水滴沿着倾斜配置的热交换器2主体从热交换器2最下端滴出，因此无需担心电子元器件沾水且无需担心装置产生故障。并且，并不是对电子元器件的漏水对策而采取专用的对策，因此能够实现小型、简单且可靠性高的构造而无需增加使用构件。

热交换器2的铜管2e中流过冷却水，但常常存在冷却水的压力损耗的问题。若冷却水的压力损耗增大，则需要将用于流过冷却水的泵容量变大，所使用的电力和成本增加。热交换器2的铜管2e具有头部2a，根据在壳体1内产生的热量，将铜管2e设为可并列增减(在图7所示的结构中将铜管2e设为3根并列，但可增减为2根或4根、5根、6根)的构造，因此可进行热交换而无需增加热交换器2内的铜管的压力损耗。并且，通过调整热交换器2的长度、即调整铜管的长度，从而可调整成任意的压力损耗。

如图2所示那样，保护用面板9具有维护用窗口9c、9d，构成为即使不拆卸保护用面板9，也能较容易地确认逆变器单元的正常或故障状态。由于不拆卸保护用面板9，因此能简化操作，并能在使高压部分露出的情况下安全地进行状态确认。并且，设置把手9a、9b，在逆变器单元进行维护时变成较容易地拆卸面板的构造，即使维护人员为1人也可较容易地进行装卸，而无需卸掉保护用面板9。

如上所述，实施方式1所涉及的臭氧发生器用电源装置将变压器、电抗器、逆变器配置于相同的壳体内，将从高电压隔离的保护用面板9与正面门11之间设为风路，并在正面门内侧的位置设置风扇，从而使在热交换器中进行热交换的冷却风在壳体内进行循环，因此能得到一种较容易进行风扇的维护操作、且可使壳体小型化的臭氧发生器用电源装置。

实施方式2﹒

图8至图11是表示本发明的实施方式2所涉及的设置在臭氧发生器用电源装置的变压器3的下部的冷却风引导部31的结构的剖视图。图8表示了构成为冷却风经引导从开口310流向变压器的基本的冷却风引导部31。并且，图9表示了设置有与开口310的变压器侧垂直的引导板311的冷却风引导部31。图10表示了设置有与开口310的变压器侧倾斜的引导板312的冷却风引导部31。并且，图11表示了为了获取流向变压器3的左右侧面的风而还在冷却风引导部31的侧面设置了引导板313的构造。

在实施方式1中不具有变压器3专用的冷却构造，尤其是变压器3构造复杂，比起仅在外部表面使冷却风流过，在变压器3内部使冷却风积极地流过的方式效率更好。因此，在实施方式2中，如图8至图11所示，在变压器下部设置了对变压器3积极地进行冷却的冷却风引导部31。图8的冷却风引导部及图11的冷却风引导部31可分别单独构成。图9的冷却风引导部31及图10的冷却风引导部31分别由与图8的组合来构成。如上所述，通过设置冷却风引导部31，从而在变压器3内部使冷却风积极地流过，因此可提高冷却效率，使变压器3构成得更小型。并且，可减少风扇7的台数或使用能力较低的风扇，能抑制冷却所需要的电力和成本。

实施方式3﹒

图12是表示本发明的实施方式3所涉及的臭氧发生器用电源装置的结构的侧视剖视图。如图12所示，在本实施方式3中设置了用于对变压器3进行冷却的正面变压器冷却用风扇12及背面变压器冷却用风扇13。

在本实施方式3中，为了对变压器3进行强制冷却，在与实施方式1相同结构的臭氧发生器用电源装置中设置了将冷却风直接喷向变压器的专用的变压器冷却用风扇，并配置于变压器3的正面及背面。风扇可使用轴流风扇、线流风扇(line flow fan)等，根据需要可省略正面变压器冷却用风扇12、还可省略背面变压器冷却用风扇13，能任意地调整冷却能力。

实施方式4﹒

图13是表示本发明的实施方式4所涉及的臭氧发生装置的概要结构的框图。作为向利用无声放电从包含氧气的气体生成臭氧的臭氧发生器50提供电力的电源，使用对实施方式1至3所说明的臭氧发生器用电源进行多台并列连接的电源。臭氧发生装置根据用户而要求有各种各样的臭氧发生量装置。因此，作为电源装置有必要预先准备各种各样容量的电源装置。对此，在实施方式4所涉及的臭氧发生装置中，设实施方式1至3的任一个的、固定容量例如为100kW的臭氧发生器用电源为1个单元，利用将该单元例如4个单元进行并列连接进而提供给臭氧发生器的结构来作为400kW的臭氧发生器用电源。表示该一个示例的是图13的框图。

来自商用交流电源60、经由开关器70与各臭氧发生器用电源装置20a、20b、20c、20d的各自的变压器3a、3b、3c、3d相连接。变压器3a、3b、3c、3d分别对来自商用交流电源的电压进行变压。由变压器变压后的交流电压由逆变器4a、4b、4c、4d转换成比商用交流电源的频率要高的频率的交流电压，经由电抗器5a、5b、5c、5d进行输出，并将这些输出进行结合，将电力提供给臭氧发生器50。因此，各臭氧发生器用电源装置20a、20b、20c、20d的变压器3a、3b、3c、3d成为比提供给臭氧发生器整体的电力要小的电力容量的变压器。当然，各臭氧发生器用电源装置20a、20b、20c、20d的其它的设备也成为比提供给臭氧发生器整体的电力要小的电力容量的设备。由于将电抗器5a、5b、5c、5d设为适用于单元化后的电力容量的值，因此与对臭氧发生器整体使用一个电抗器的情况相比较，能设为较小值的电抗器而不进行单元化。因此，能有效使用上述的空芯线圈的电抗器。

图13中构成为使用4个单元的每个单元为100kW容量的臭氧发生器用电源装置，向400kW的臭氧发生器提供电力，但若为200kW的臭氧发生器则还可构成为使用2个单元的每个单元为100kW容量的臭氧发生器用电源装置。由此，通过将固定容量的臭氧发生器用电源装置设为一个单元，从而可以将臭氧发生器用电源装置进行N个单元连接，以作为向一个单元容量的多(N)倍容量的臭氧发生器提供电力的电源。能对电源的设计进行简单化而无需按照每个臭氧发生器的容量来设计电源装置。壳体为独立的结构，因此可与并列构成的多台壳体具有相同的构造、相同的接线、相同的发热以及相同的冷却。通过设为上述的结构来进行规定容量的壳体的设计，通过事先进行评价从而能较容易地应对向规定容量的N倍的大容量。并且，各个单元的臭氧发生器用电源装置的输出侧连接有电抗器，因此能对电流从其它单元流入的情况进行抑制，能对多个臭氧发生器用电源装置简单地进行连接。

如上所述，在实施方式4所涉及的臭氧发生装置中的1个单元的臭氧发生器用电源装置中，以变压器为代表的设备的电力容量是比提供给臭氧发生器整体的电力要小的电力容量，该电源装置不单独对臭氧发生器整体提供电力容量。通过将该臭氧发生器用电源装置构成为使用与臭氧发生器的电力容量相对应的台数来向臭氧发生器整体提供电力，从而能削减设计、验证所花费的时间和成本，而无需按照每个臭氧发生器的容量进行电源装置设备的配置、接线以及冷却设计。

并且，单元中的冷却风沿正面→下→背面→正面的方向进行循环，因此当对多个单元进行并联连接时，即使消除相邻单元间的壁，冷却风的流向也不会受到影响。因此，能消除单元间的分隔壁而使装置变得廉价。

另外，本发明可以在该发明的范围内对各实施方式进行组合，或对实施方式进行适当的变形、省略。

标号说明

1壳体

2热交换器，

2e铜管，

2f翅片，

3、3a～3b变压器，

4、4a～4d逆变器，

5、5a～5d电抗器，

7风扇，

8风路，

9保护用面板，

10风路分隔板，

11正面门，

12、13变压器冷却用风扇，

20、20a～20d臭氧发生器用电源装置，

31冷却风引导部，

50臭氧发生器，

60商用交流电源。

Claims (2)

1.一种臭氧发生器用电源装置，该臭氧发生器用电源装置向利用无声放电从包含氧气的气体生成臭氧的臭氧发生器提供电力，该臭氧发生器用电源装置包括：变压器，该变压器对来自商用交流电源的电压进行变压；逆变器，该逆变器将由该变压器变压后的交流电压转换为更高频率的交流电压；以及电抗器，该电抗器与该逆变器的输出相连接，所述臭氧发生器用电源装置的特征在于，具有以下结构：

将所述变压器、所述逆变器以及所述电抗器设置于一个壳体的内部，

在所述壳体内部的下部设置有利用冷却水对所通过的空气进行冷却的扁平形状的热交换器，

在所述热交换器的上方设置有所述变压器以及所述逆变器，

所述变压器在所述壳体的背面侧配置为距离壳体背面5至100毫米，

所述逆变器设置在比所述变压器更靠近所述壳体的前面门的一侧，所述逆变器与所述变压器之间配置为相距5至100毫米，

在所述变压器以及所述逆变器的上方设置有所述电抗器，

所述电抗器由空芯线圈的电抗器来构成，

在比所述变压器及所述逆变器更靠所述壳体的正面侧、以与所述壳体的正面门隔着间隔地设置有被接地的保护用面板，

利用设置于成为所述正面门内侧的位置的风扇，来使冷却风按照所述正面门与所述保护用面板之间的空间即风路、所述热交换器与所述壳体的底面之间的空间、所述热交换器、所述变压器与所述壳体的背面之间的空间和所述变压器与所述逆变器之间的空间，以及所述逆变器与所述保护用面板之间的空间、所述电抗器、所述正面门与所述保护用面板之间的空间即风路、所述风扇的顺序依次通过并进行循环，

所述热交换器的上部配置有风路分隔板，将所述风路分隔板的周围部堵塞，以使得所述风路分隔板的中央部空开，且仅通过所述热交换器后的空气流到上部。

2.一种臭氧发生装置，其特征在于，

包括多个 如权利要求1所述的臭氧发生器用电源装置以及臭氧发生器，构成为各个所述臭氧发生器用电源装置的输出全部进行连接，来向所述臭氧发生器提供电力，将多个所述臭氧发生器用电源装置的各个所述臭氧发生器用电源装置设为1个单元，将多个所述单元并列连接，相邻的所述单元之间没有壁。

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