JP2005335977A - オゾン発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性向上を図る簡潔な構成でオゾン発生器の異常を検知できるオゾン発生装置を提供する。
【解決手段】所定の電気入力を受け所望の周波数を持った電気出力に変換するための出力電流一定制御のインバータ２と、このインバータ２から印加される前記電気出力によりオゾンを生成するオゾン発生器１とを備えたオゾン発生装置において、インバータ２の出力電流指令値が規定値以上であり、かつ、インバータ２の入力電力が規定値より低下している状態であるとき、オゾン発生器１に関する異常信号ＳＡを出力する制御装置４からなる異常信号出力手段を設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、オゾン発生装置、特に、出力電流一定制御のインバータにより電力を供給されるオゾン発生装置に関するものである。

オゾンは強力な酸化力を持ち、かつ、無公害なため、水処理分野等で広く適用されている。
そして、オゾンは乾燥した空気または酸素を原料としてオゾン発生器内の無声放電により生成される。

従来のオゾン発生装置は、コンデンサ負荷であるオゾン発生器用インバータとして出力電流一定制御方式のインバータが採用されている（例えば、特許文献１参照）。
出力電流一定制御方式のインバータの場合、オゾン発生器を構成するガラス電極管が破損し、オゾン発生器が異常となった場合でもインバータの出力電流が一定に制御されるためインバータは正常に動作するので、インバータ自体ではオゾン発生器の異常を検知することができなかった。

特開２００３−２６７７０３号公報

そこで、上記特許文献１のオゾン発生装置では、オゾン発生器の異常を検出するためインバータの出力電流に対するインバータの入力電力の比較によって判別していたが、このような従来の技術では、インバータ出力電流を制御装置に入力するために、電流変換器が必要であった。
このため、コスト高になると同時に、回路が複雑となり装置の信頼性が低下し、さらに、電流変換器の調整にも多くの時間を要するなどの課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、信頼性向上を図る簡潔な構成でオゾン発生器の異常を検知できるオゾン発生装置を提供することを目的としている。

この発明に係るオゾン発生装置は、所定の電気入力を受け所望の周波数を持った電気出力に変換するための出力電流一定制御のインバータから印加される電気出力によりオゾンを生成するオゾン発生器とを備えたものであって、前記インバータの出力電流指令値が規定値以上であり、かつ、前記インバータの入力電力が規定値より低下している状態にあるとき、前記オゾン発生器に関する異常信号を出力する異常信号出力手段を設けたものである。

この発明によれば、信頼性向上を図る簡潔な構成でオゾン発生器の異常を検知できるオゾン発生装置を得ることができる。

実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１から図３に基づいて説明する。図１は実施の形態１におけるオゾン発生装置の構成を示すブロック図である。図２は実施の形態１におけるオゾン発生器でのオゾン発生原理を示す説明図である。図３は実施の形態１におけるオゾン発生量２５０ｇ／ｈのオゾン発生装置におけるインバータの出力電流指令値に対する同入力電力特性ならびにインバータ出力電流指令値の規定値および同入力電力の規定値を示す特性線図である。

図１において、オゾン発生器１には逆変換装置としてのインバータ２からトランス３を介して交流電力が供給される。オゾン発生器１の等価回路は、誘電体によるコンデンサ１ａと放電空間によるコンデンサ１ｂおよび無声放電によってオゾンを生成する時に、有効電力を消費するツェナーダイオード１ｃ，１ｄにより構成される。
制御装置４には、インバータ２への入力電力を供給する順変換装置としての電力変換器５の出力電力すなわちインバータ２への入力電力を検出する電力変換器出力検出器５ａの検出信号が入力される。そして、制御装置４には、インバータ２の出力電流指示器６が設けられている。
制御装置４では、インバータ出力電流指示器６の電流指令値およびインバータ２への入力電力を検出する電力変換器出力検出器５ａの出力信号が電流比較器４ａおよび電力比較器４ｂに接続されている。

ここで、電流比較器４ａにおいてインバータ出力電流指令値が規定値以上であることを検知し、かつ、電力比較器４ｂにおいてインバータ入力電力が規定値よりも低下していることを検知した場合に、制御装置４の出力がＯＮとなり、オゾン発生器１の異常信号を発生させるような論理式が組み込まれている。
すなわち、電流比較器４ａにおいては、インバータ出力電流指令値を指示する電流指示器６による電流指令値Ｉ_ｄを電流指令の規定値Ｉ_０と比較して、インバータ出力電流指令値Ｉ_ｄが規定値Ｉ_０以上の状態であるとき（Ｉ_ｄ≧Ｉ_０）、ＯＮ動作を行い信号出力Ｓ_１を導出する。電流比較器４ｂにおいては、インバータ入力電力値を検出する電力変換器出力検出器５ａによる検出出力値Ｐ_ｄをインバータ入力電力の規定値Ｐ_０と比較して、インバータ入力電力値Ｐ_ｄが規定値Ｐ_０より低下している状態であるとき（Ｐ_ｄ<Ｐ_０）、ＯＮ動作を行い信号出力Ｓ_２を導出する。論理演算回路としてのＡＮＤ回路４ｃは、電流比較器４ａの信号出力Ｓ_１と電流比較器４ｂの信号出力Ｓ_２との論理積演算結果を導出し、インバータ出力電流指令値Ｉ_ｄが規定値Ｉ_０以上の状態であり（Ｉ_ｄ≧Ｉ_０）、かつ、インバータ入力電力値Ｐ_ｄが規定値Ｐ_０より低下している状態であるとき（Ｐ_ｄ<Ｐ_０）、制御装置４の出力として異常信号ＳＡを送出する。

図２はオゾン発生器１におけるオゾン発生原理を示すものであり、高圧電極７と接地電極９との間に交流高電圧を印加すると、高圧電極７に設けられた誘電体８と接地電極９との間に無声放電が発生し、矢印Ａで示される原料ガスの流れの供給により、矢印Ｂで示されるオゾンガスの流れが生成される。

次に、動作について説明する。
図１に示すように、３φ２００Ｖで５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの電源をインバータ２に入力し、インバータ２により１φ１ｋＨｚの電流を出力する。オゾン発生器１がコンデンサ負荷であるため、トランス３を介して、高電圧がオゾン発生器１に印加される。
オゾン発生器１に高電圧が印加されると、誘電体８（図２）を介した電極７，９間に交流電圧が印加され、無声放電が生じる。この放電空間の酸素に、電気エネルギーを与え、活性化させると、解離または励起された酸素の一部がオゾンに変化し、オゾン発生器１で酸素を原料として、オゾンを生成する。無声放電によるオゾン生成時に、オゾン発生器は有効電力を消費する。

制御装置４の出力電流指示器６からの電流指令値に基づき、インバータ２の出力電流が増加・減少し、オゾン発生器１で消費される有効電力も増加・減少する。
オゾン発生量２５０ｇ／ｈのオゾン発生装置について、インバータ２の出力電流指令値に対する同入力電力特性およびインバータ出力電流指令値の規定値、同入力電力の規定値の例を図３に示す。このオゾン発生装置の定格オゾン発生時の運転条件は、インバータ出力電流指令値１００％、インバータ入力電力４．４ｋＷである。

図３において、インバータの出力電流指令値に対するインバータの入力電力特性よりインバータ出力電流指令値の規定値は６６％に設定され、インバータ入力電力の規定値は、インバータ出力電流指令値６６％に対するインバータ入力電力特性２．０ｋＷに対して、約３５％の０．７ｋＷに設定されている。
オゾン発生量が増加・減少およびガラス管の増加・減少などによりオゾン発生器の仕様が変われば、その都度インバータの出力電流指令値に対するインバータの入力電力特性を求めて、インバータ出力電流指令値の規定値およびインバータ入力電力の規定値を設定する。

例えば、定格オゾン発生状態（インバータ出力電流指令値１００％、インバータ入力電力４．４ｋＷ）で運転している時に、オゾン発生器１を構成するガラス管が破損した場合、オゾン発生器が短絡状態となり、無声放電が不可となってオゾン生成が停止する。上記短絡状態では、オゾン発生器は有効電力を消費しないので、オゾン発生器１への電力が投入できないため、インバータ２の入力電力が規定値から低下する。
ここで、インバータ２は従来と同様、出力電流一定制御方式のものを使用している。すなわち、インバータ２の出力電流はオゾン発生器１の状態がどのような状態にあるかにかかわらず一定となるように制御される。

この場合、インバータ出力電流指令値の規定値６６％に対し、インバータ出力電流指令値は１００％なので、電流比較器４ａの出力はＯＮとなる。インバータ入力電力規定値０．７ｋＷに対し、インバータ入力電力は０．２ｋＷ以下に低下するため、電力比較器４ｂの出力はＯＮとなる。この結果、制御装置４の電流比較器４ａおよび電力比較器４ｂの出力がともにＯＮとなり、オゾン発生器の異常信号を外部に送出する。
上記の実施の形態では、インバータ出力電流指令値の規定値を６６％、インバータ入力電力の規定値を０．７ｋＷに設定したが、オゾン発生器１のガラス管が短絡し、明らかに異常であることが判別できるような所定値であれば、上記の規定値は、設計者が別の値に決めることもできる。

この発明に係る実施の形態におけるオゾン発生装置では、所望の周波数を持った電気信号に変換するためのインバータと、このインバータからの電気信号を印加することにより、無声放電によってオゾンを生成するオゾン発生器を有するものであって、インバータの出力電流変換器を設けずにインバータの出力電流指令値が規定値以上であり、かつインバータの入力電力が規定値以下のときオゾン発生器の異常信号を出力する機構を有することができる。
インバータの出力電流変換器が不要であるため、コストの低減が図れると同時に、回路が簡素となり装置の信頼性が大きく向上する。さらに、電流変換器の調整も不要となり、オゾン発生装置の試験時間の大幅な削減効果がある。

この発明による実施の形態１によれば、商用電源から順変換装置としての電力変換器５からなる電力変換手段を介して直流電気入力を受け所望の周波数を持った交流電気出力に変換するための逆変換装置としてのインバータ２と、前記インバータ２に所定の電流指令値を与え前記インバータ２の出力電流を一定値に制御するための電流指示器６からなる電流指令手段と、前記インバータ２から印加される前記交流電気出力によりオゾンを生成するオゾン発生器１とを備えたオゾン発生装置において、前記電流指示器６からなる電流指令手段の電流指令値Ｉ_ｄを電流指令の規定値Ｉ_０と比較し前記インバータの２出力電流指令値Ｉ_ｄが規定値Ｉ_０以上の状態であるとき第１の信号出力を導出する電流比較器４ａからなる電流比較手段と、電力変換器５からなる電力変換手段の出力を検出する電力変換器出力検出器５ａにより検出された前記インバータ２の入力電力Ｐ_ｄと入力電力の規定値Ｐ_０とを比較し前記インバータ２の入力電力Ｐ_ｄが規定値Ｐ_０より低下している状態にあるとき第２の信号出力を導出する電力比較器４ｂからなる電力比較手段と、前記電流比較器４ａからなる電流比較手段による第１の信号出力と前記電力比較器４ｂからなる電力比較手段による第２の信号出力とを論理演算して論理演算出力を導出するＡＮＤ回路４ｃからなる論理演算手段とを有し、前記ＡＮＤ回路４ｃからなる論理演算手段による論理演算出力により前記オゾン発生器２に関する異常信号を出力する制御装置４からなる異常信号出力手段を設けたので、インバータの出力電流変換器を設けずに、信頼性向上を図る簡潔な構成でオゾン発生器の異常を検知できるオゾン発生装置を得ることができる。

この発明による実施の形態におけるオゾン発生装置の構成を示すブロック図である。 この発明による実施の形態におけるオゾン発生器でのオゾン発生原理図である。 この発明による実施の形態におけるオゾン発生量２５０ｇ／ｈのオゾン発生装置におけるインバータの出力電流指令値に対する同入力電力特性ならびにインバータ出力電流指令値の規定値および同入力電力の規定値を示す特性線図である。

符号の説明

１ オゾン発生器、１ａ 誘電体によるコンデンサ、１ｂ 放電空間によるコンデンサ、１ｃ，１ｄ ツェナーダイオード、２ インバータ、３ トランス、４ 制御装置、４ａ 電力比較器、４ｂ 電流比較器、４ｃ ＡＮＤ回路、５ 電力変換器、５ａ 電力変換器出力検出器、６ インバータの出力電流指示器。

Claims (2)

1. 所定の電気入力を受け所望の周波数を持った電気出力に変換するための出力電流一定制御のインバータと、このインバータから印加される前記電気出力によりオゾンを生成するオゾン発生器とを備えたオゾン発生装置において、前記インバータの出力電流指令値が規定値以上であり、かつ、前記インバータの入力電力が規定値より低下している状態にあるとき、前記オゾン発生器に関する異常信号を出力する異常信号出力手段を設けたことを特徴とするオゾン発生装置。
2. 商用電源から電力変換手段を介して直流電気入力を受け所望の周波数を持った交流電気出力に変換するためのインバータと、前記インバータに所定の電流指令値を与え前記インバータの出力電流を一定値に制御するための電流指令手段と、前記インバータから印加される前記交流電気出力によりオゾンを生成するオゾン発生器とを備えたオゾン発生装置において、前記電流指令手段の電流指令値を電流指令の規定値と比較し前記インバータの出力電流指令値が規定値以上の状態であるとき第１の信号出力を導出する電流比較手段と、前記インバータの入力電力と入力電力の規定値とを比較し前記インバータの入力電力が規定値より低下している状態にあるとき第２の信号出力を導出する電力比較手段と、前記電流比較手段による第１の信号出力と前記電力比較手段による第２の信号出力とを論理演算して論理演算出力を導出する論理演算手段とを有し、前記論理演算手段による論理演算出力により前記オゾン発生器に関する異常信号を出力する異常信号出力手段を設けたことを特徴とするオゾン発生装置。
   

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