JP2001513313A - 放電電流に基づいて電圧制御される高圧発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 例えばオゾンの生成中に、電気コロナ放電は高圧発生器を用いて空気中で発生させられるので、オゾンは空気中の酸素から形成される。高圧発生器は、誘電体としても作用する高圧絶縁体（６）によって相互に隔離された放電室内の二つの電極（４，１４）の間に高圧を印加する。電気絶縁破壊が絶縁体（６）中で生じる可能性があるので、時間の経過と共に絶縁体の表面は損傷を受ける。そのため、絶縁体は絶縁性効果を失う。この現象を打ち消すため、放電電流が所定の電流閾値を超えることが高圧発生器内で検出され、マイクロプロセッサ（４６）は上記閾値が所定の時間間隔あたりについて超えられる回数を判定し、所定の時間間隔あたりについての回数が非常に多い場合、高圧は低い方の値に制御される。

Description

【発明の詳細な説明】 放電電流に基づいて電圧制御される高圧発生器 本発明は高圧放電電流を放電器に供給する高圧発生器に関する。 この種の高圧発生器は、例えば、オゾンを生成するため放電室（放電器）に電 気放電を生じさせる際に使用することができる。このような工程の間に、高圧発 生器は空気中でコロナ放電を生じさせるので、オゾンが空気中酸素から形成され る。コロナ放電は、放電室の２本の電極間に高圧を印加する高圧発生器により誘 起される。電極は誘電体としても作用する高圧絶縁体によって相互に隔離される 。空気は電極間の空間に存在する。高圧は、高圧絶縁破壊を生じさせることはな いが、空気中にある酸素からオゾンを形成するコロナ放電を生じさせるような値 に制御される。 空気は放電室内で取り扱われるので、空気の状態（即ち、圧力、温度、湿度及 び不純度）は、ある時点と別の時点との間で非常に大きく変化する。その結果と して、最初にコロナ放電だけが発生した電圧で、電気絶縁破壊が変化した空気状 態に起因して生じる可能性がある。この電気絶縁破壊は放電室内の高圧絶縁体の 表面に影響を与え、その絶縁特性を劣化させる。多量の電気絶縁破壊後に高圧絶 縁体は絶縁効果を失うので、コロナ放電を発生させる高圧に耐えることができな くなり、高圧絶縁体をかなり短い周期で取り替える必要が生ずる。 本発明の目的は、放電室内の高圧絶縁体の劣化を防止することである。このた め、本発明による高圧発生器は、 放電電流が所定の電流閾値を超えることを検出する測定手段と、 所定の時間間隔について上記電流閾値が超えられる回数を計数するカウント手 段と、 上記所定の時間間隔について上記電流閾値を超える回数が上記所 定の時間間隔あたりについての所定の回数を超える場合に、高圧を低い方の値に 調整する調整手段とからなることを特徴とする。 たとえ回数が制限されていても高圧絶縁破壊は望ましくないが、高圧絶縁体の 耐用期間にはそれほど有害ではない。高圧絶縁破壊が発生する程度、即ち、放電 電流が著しく増加するように空気状態が変化した状況は、放電電流が所定の電流 閾値を超えることを判定すする測定手段によって検出される。このような事象が 偶発的である場合には無視しても構わないが、多少頻発する場合がある。後者の 状況は、所定の時間間隔あたりについて上記閾値を超える回数を計数するカウン ト手段によって検出される。所定の時間間隔あたりに閾値を超えた回数が所定の 時間間隔あたりについての所定の回数を超える場合、高圧絶縁破壊が生じなくな るように高圧は低い方の値に調整される必要がある。これは、上記カウント手段 を用いて上記調整手段を作動することにより実現される。 本発明の他の一実施例における高圧発生器は電源変圧器が設けられ、測定手段 は電源変圧器の測定用巻線を含み、測定用巻線はカウント手段に接続されている 。 高圧絶縁破壊は放電電流の特定周波数の変化を伴なうため、高圧絶縁破壊が電 源変圧器の測定用巻線に同一の特定周波数の誘導電圧を生じさせるので、この周 波数が高圧絶縁破壊の検出のため利用できる点が有利である。 本発明の他の一実施例において高圧発生器の測定手段は、放電電流を表す電圧 信号を生成するため、測定用巻線とカウント手段との間に接続されたバンドパス フィルタを含む。 電力用交流電圧の周波数及びコロナ放電の周波数がフィルタリングによって除 去されている上記の電圧が閾値を超えることは容易に検出され得る。この状況は 必要に応じて簡単に論理信号に変換することができる。これは、本発明の好まし い一実施例のように、高圧発生器のカウント手段がマイクロプロセッサを含む場 合には特に有 利である。 本発明の他の一実施例おける高圧発生器のマイクロプロセッサは、所定の時間 間隔あたりに電流が閾値を超える回数が所定の時間間隔あたりについての所定の 回数を上回ることを示す論理信号を生成するように配置されている。 本発明の一実施例において、電圧は高圧発生器に可変変圧器を含む電源変圧器 を設けることにより容易に制御され得る。本発明の一実施例における可変変圧器 は、マイクロプロセッサによって制御されたモータを用いて変化させ得る。 以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。図面中、 図１は、必要な高圧が本発明による高圧発生器によって発生され、オゾンを生 成する放電室の略構成図であり、 図２は本発明による高圧発生器のブロック図である。 図１には、例えば、空気中からオゾンを獲得するため、コロナ放電を発生させ る放電室が示されている。このため、空気の流れ２は、ステンレス鋼から作られ た１ｍの大きさのオーダの長さを有する管状高圧電極４に導入される。管４の内 径は６ｍｍに達し、外径は８ｍｍに達する。管状高圧電極４の周辺には、ガラス 管６の形の絶縁性誘電体が設けられている。ガラス管６は高圧電極の出口開口８ 側で閉じられているので、導入された空気は、管状高圧電極４の外側とガラス管 ６の内側との間の空間１０を通って強制的に逆向きに流される。空間１０から放 出する気体流は、（図示しない案内手段を用いて）実質的にガラス管６の外側と 管状接地電極１４との間の空間１２の中を流される。ガラス管６は、９ｍｍの内 径と１０ｍｍの外径とを有し、管状接地電極１４は１２ｍｍの内径を有する。空 間１２から放出する気体流１６はオゾン−空気混合物を更に利用するため取り出 される。 １５ｋＶの大きさのオーダの電圧は、端子１８及び２０を介して、高圧電極４ と接地電極１４との間（即ち、管状高圧電極の外側と管状接地電極１４の内側の 間の空間１０）に印加される。その結果として、ガラス誘電体６により妨げられ ていないコロナ放電が二つの空間１０及び１２に発生する。ガラス誘電体は、二 つの電極の間に高圧を維持するため、即ち、高圧絶縁破壊を防止するため作用す る。コロナ放電に起因して、空気中の酸素の一部がオゾンに変換される。高圧絶 縁破壊が管６のガラス中に生じるとき、ガラスは損傷を受け、ガラスの絶縁特性 は時間の経過と共に劣化する。本発明は、以下に図２を参照して説明するように この問題に対する解決策を提供する。 図２には本発明による高圧発生器が部分ブロック図の形式で示されている。本 発明による高圧発生器の電源変圧器は、５０Ｈｚ若しくは６０Ｈｚの周波数及び ２２０Ｖの値を有する本線の電圧を１５ｋＶの高圧に変換する高圧変圧器２２が 設けられている。本線の電圧は、入力端子３４及び３６に印加され、高圧は端子 １８及び２０に現れる。 高圧変圧器２２は、端子３４及び３６を介して本線の電圧が供給される可変変 圧器３０を含む。可変変圧器はマイクロプロセッサ４６によって制御された調整 用モータ４８を用いて調整される。以下、この制御動作について説明する。可変 変圧器３０は、所定の時間間隔毎に（高圧絶縁破壊に起因して）電流閾値を超え る回数が所定の時間間隔についての所定の回数を上回る場合に、高圧を低い方の 値に調整する調整手段の一部を形成する。調整手段は、可変変圧器３０を制御す る調整用モータ４８及び（後述する）マイクロプロセッサを更に有する。可変変 圧器３０の出力は高圧変圧器２２の実際の高圧部の１次巻線２６に接続され、高 圧が２次巻線２４を用いて取り出される。 高圧絶縁破壊を検出する測定用巻線２８は高圧変圧器２２の実際の高圧部に接 続される。高圧変圧器２２の端子を介して、測定用巻 線は、公知の方法で２重Πフィルタとして構成され得るバンドパスフィルタ３８ に接続されているが、適切に選択されているならばいかなるタイプのバンドパス フィルタでもこの目的のため使用され得る。２重Πフィルタ３８の出力信号はマ イクロプロセッサ４６により処理される。このため、出力信号は最初にディジタ ル化される必要があり、その目的のため出力信号は、可能ならば論理回路４０を 介して、アナログ・ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）４２に供給される。論理 回路４０は、（高圧絶縁破壊と関連した所定の電流閾値に対応する）所定の閾値 を超える信号を選択する閾値回路を含む。本回路において、信号は、ディジタル 化されるべき論理値に対応した所望の値に制限され、ディジタル化を行うため、 例えば、サンプルホールド回路によってある程度の時間だけ保持され得る。ディ ジタル化された信号は、最終的にＡ／Ｄ変換器４２からマイクロプロセッサ４６ のデータ入力４４に供給される。しかし、閾値を超えた信号のディジタル化は行 わずに、その代わりに、閾値を超えたことを示す論理信号をマイクロプロセッサ に供給してもよく、マイクロプロセッサは、この論理信号の受信後に、サンプル ホールド回路をリセットすることができる。測定用巻線２８、２重Πフィルタ３ ８、論理回路４０、Ａ／Ｄ変換器４２及びマイクロプロセッサ４６は、全体とし て、放電電流が所定の電流閾値を超えたことを検出する測定手段を構成する。 マイクロプロセッサ４６は、所定の時間間隔あたりについて電流閾値を超えた 回数を判定するため設けられている。このため、マイクロプロセッサは、所定の 時間間隔中（例えば、１秒間）にこの回数を計数し、所定の回数を上回るときに 論理信号を出力するように公知の方法でプログラムされている。マイクロプロセ ッサ４６は、このように、所定の時間間隔あたりについて電流閾値を超えた電流 の回数を計数するカウント手段を構成する。マイクロプロセッサによって供給さ れる論理信号が有する単一の論理値に応じて、可変変 圧器の出力信号は一定量ずつ減少されるべきである。或いは、論理出力信号は、 可変変圧器の出力値が減少されるべき量の適度を形成してもよい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 高圧放電電流を放電器に供給する高圧発生器において、 上記放電電流が所定の電流閾値を超えることを検出する測定手段（２８，３８ ，４０，４２，４６）と、 所定の時間間隔あたりについて上記電流閾値が超えられる回数を計数するカウ ント手段（４６）と、 上記所定の時間間隔あたりについて上記閾値が超えられる回数が上記所定の時 間間隔あたりについての所定の回数を上回る場合に、上記高圧を低い方の値に調 整する調整手段（３０，４６，４８）とからなる高圧発生器。 ２． 電源変圧器（２２）が設けられ、 上記測定手段（２８，３８，４０，４２，４６）は上記電源変圧器（２２）の 測定用巻線（２８）を含み、 上記測定用巻線は上記カウント手段（４６）に接続されている請求項１記載の 高圧発生器。 ３． 上記測定手段（２８，３８，４０，４２，４６）は、上記放電電流を表す 電圧信号を生成するため、上記測定用巻線（２８）と上記カウント手段（４６） との間に接続されたバンドパスフィルタ（３８）を含む請求項２記載の高圧発生 器。 ４． 上記カウント手段はマイクロプロセッサを含む請求項１記載の高圧発生器 。 ５． 上記マイクロプロセッサは、上記所定の時間間隔あたりについて上記電流 が上記閾値を超える回数が上記所定の時間間隔あたりについての所定の回数を上 回ることを示す論理信号を生成するよう に配置されている請求項４記載の高圧発生器。 ６． 電源変圧器（２２）が設けられ、 上記調整手段（３０，４６，４８）は可変変圧器（３０）を含む請求項１記載 の高圧発生器。 ７． 上記可変変圧器（３０）は上記マイクロプロセッサ（４６）によって制御 されたモータ（４８）を用いて変化され得る請求項５及び６記載の高圧発生器。