JP2011037650A - オゾン生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オゾン生成に伴う電磁ノイズを効率的且つ効果的に抑制する。
【解決手段】本発明に係るオゾン生成装置は、磁気パルス圧縮回路（４５３）を含み、パルス電圧を生成可能なパルス生成装置（４５０）と、前記生成されたパルス電圧が印加される複数の電極（４６１、４６２）を備え、前記生成されたパルス電圧が印加されることにより前記複数の電極間に放電を生じると共に、該放電を生じた電極間に酸素を含む原料ガスが供給されることによりオゾンを生成する放電反応器（４６０）と、前記磁気パルス圧縮回路において生じる電磁ノイズが遮蔽されるように前記磁気パルス圧縮回路を覆う第１シールド（４５４）と、前記放電反応器において生じる電磁ノイズが遮蔽されるように前記放電反応器を覆う、前記第１シールドとは独立した第２シールド（４７０）とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、放電によりオゾンを生成するオゾン生成装置の技術分野に関する。

この種の装置として、オゾン発生器とパルス電源とをケーブルを介して接続したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたオゾン発生装置によれば、当該ケーブルにシールドを設けることにより電磁ノイズの外部伝播を防止することが可能であるとされている。

尚、オゾン発生装置において、接地電極等の両端側に絶縁性の支持板を配置し、電極支持部が放電空間の高電界に晒されるのを防止することによって異常放電を抑制するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−０８６２０８号公報 特開平１０−１１４５０５号公報

この種のオゾン発生装置を含むオゾン生成装置においては、電極間にオゾン生成に適した放電を生じさせるために高周波電圧が要求される。従って、オゾン生成装置の周囲には、電磁ノイズが生じ易く、その実践的運用面においては、この種の電磁ノイズを遮蔽することが要求される。

ここで、特許文献１に開示されたオゾン発生装置においては、パルス電源とオゾン発生器の高圧側電極とを接続するケーブルをシールドで囲むことにより係る電磁ノイズの遮蔽抑制が図られている。ところが、このオゾン発生装置においては、オゾン発生器の圧力容器の一部が上記ケーブルを囲む電磁シールドとは別の電磁シールドを兼用する構成となっており、両シールドの接続部位から、或いはケーブルを囲むシールドとパルス電源との接続部位から、電磁ノイズが漏洩する可能性がある。また、この圧力容器の一部である電磁シールドは、オゾン発生器の接地側電極と電気的に接続されているため、高周波電磁ノイズの伝搬経路が形成され、接地側電極と高圧側電極との間に生じる高周波電流により電磁シールドから電磁ノイズが放射される可能性がある。即ち、特許文献１に開示されたオゾン発生装置には、オゾン生成に伴う電磁ノイズの発生が十分に抑制され難いという技術的問題点がある。尚、このような電磁ノイズの抑制が不十分である旨の技術的問題点は、特許文献２に開示される装置においても同様である。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、オゾン生成に伴う電磁ノイズを効率的且つ効果的に抑制可能なオゾン生成装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係るオゾン生成装置は、磁気パルス圧縮回路を含み、パルス電圧を生成可能なパルス生成装置と、前記生成されたパルス電圧が印加される複数の電極を備え、前記生成されたパルス電圧が印加されることにより前記複数の電極間に放電を生じると共に、該放電を生じた電極間に酸素を含む原料ガスが供給されることによりオゾンを生成する放電反応器と、前記磁気パルス圧縮回路において生じる電磁ノイズが遮蔽されるように前記磁気パルス圧縮回路を覆う第１シールドと、前記放電反応器において生じる電磁ノイズが遮蔽されるように前記放電反応器を覆う、前記第１シールドとは独立した第２シールドとを具備することを特徴とする。

本発明に係るオゾン生成装置によれば、公知非公知を問わず各種の実践的態様（例えば、回路構成や装置構成）を採り得る磁気パルス圧縮回路を含むパルス生成装置から供給されるパルス電圧が、公知非公知を問わず各種の実践的態様（例えば、電極の材質、電極形状或いは電極の配置態様等）を採り得る放電反応器の電極間に印加される。尚、「電圧が印加される」とは、高圧側の電極と低圧側の電極との間に電位差が与えられることを意味する。電極間にパルス電圧が印加されると、この電極間に、例えば酸化分解力の高いストリーマ放電等の放電が生じ、原料ガスに含まれる酸素（Ｏ_２）から、一種の活性酸素であるオゾン（Ｏ_３）が生成される。

尚、本発明に係る「原料ガス」とは、酸素を含むガスを包括する概念であって、その実践的態様は、例えば酸素ボンベや酸素タンク等の然るべき貯留手段から、然るべき供給系統（配管、シーリング、減圧弁及び流量調整弁等）を適宜介して供給される比較的高純度の酸素ガスであってもよいし、例えば外界空間等から然るべき導入装置（例えば、ガスコンプレッサ等）を用いて導入された空気や各種酸素含有ガスであってもよい趣旨である。

ここで、本発明に係るオゾン生成装置は、磁気パルス圧縮回路において生じる電磁ノイズを遮蔽可能な第１シールドと、放電反応器において生じる電磁ノイズを遮蔽可能な第２シールドとを備えており、この第１シールドと第２シールドとは相互に独立した構成となっている。尚、ここで言う「独立した」とは、第１及び第２シールドの各々が、それ自体一個の電磁シールドとして実践上十分に機能し得ることを意味するものであり、外面視的に両者が連結されているか否か、或いは両者の電位が等しいか否かとは無関係に規定され得る状態である。

本発明に係るパルス生成装置は、その構成要素として磁気パルス圧縮回路を少なくとも含む。磁気パルス圧縮回路は、その実践的態様（例えば、回路構成や素子構成等）としては、公知非公知を問わず各種の態様を採り得るものの、例えば、可飽和リアクトル等の磁気スイッチや容量素子の作用によって、少なくとも入力側のパルス電圧のパルス幅（尚、パルス幅とは時間軸上で規定される幅である）を圧縮する回路である。従って、磁気パルス圧縮回路の出力パルス電圧の時間軸上における波形の立ち上がりは、比較的急峻となり易く（実践的には、パルス生成装置から供給されるパルス電圧は、殆どこの急峻に立ち上がる領域のみがオゾン生成に有用である）、当該出力パルス電圧には、例えばメガヘルツオーダの高周波成分が含まれ易い。

パルス生成装置は、実践的見地から見れば、磁気パルス圧縮回路の他にも、例えば、基準となるパルス電圧を生成する充電回路や、パルス生成装置からの繰り返しのパルス電圧の供給を可能とするためのリセット回路等、各種の回路を必要とするが、このように、磁気パルス圧縮回路は、パルス生成装置において最も高周波電磁ノイズの放射が生じ易い部類に属する構成要素である。また、放電反応器は、この磁気パルス圧縮された高圧のパルス電圧により生じる放電を利用している。従って、放電反応器もまた、その実践的態様が如何なるものであるにせよ、磁気パルス圧縮回路と同様に高周波電磁ノイズの顕著な発生源となり得る。

即ち、本発明に係るオゾン生成装置によれば、高周波電磁ノイズの最たる発生源の少なくとも一部である磁気パルス圧縮回路及び放電反応器が、夫々第１及び第２シールドによりシールドされており、また、第２シールドが放電反応器を構成するカソード（即ち、負極）と共用関係にないため、これらからの高周波電磁ノイズの放射を効果的に抑制することができる。また特に、第１及び第２シールドは相互に独立した構成を採るため、第１及び第２シールドの仕様（例えば、材質、形状又は大きさ等）は、夫々磁気パルス圧縮回路及び放電反応器の構成（形状、大きさ或いは放射電磁波の空間分布や強度等）に応じて最適化され得る。従って、磁気パルス圧縮回路及び放電反応器を一体に電磁シールドにより覆う構成と較べて、より効果的に電磁ノイズを遮蔽することができ、且つコストの増加を抑えることができる。即ち、本発明に係るオゾン生成装置によれば、効率的且つ効果的に高周波電磁ノイズの放射を抑制することができるのである。

補足すれば、本発明に係るオゾン生成装置は、オゾン生成装置における高周波電磁ノイズの放射を効率的且つ効果的に抑制するにあたり、高周波電磁ノイズの発生源を、当該発生源に可及的に近い場所で覆う必要性を見出しており、実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、磁気パルス圧縮回路と放電反応器とがその最たる発生源であることを突き止め、オゾン生成装置を構成する各種の要素の中から、これらを相互に独立したシールドで選択的に覆う構成を実現することによって、高周波ノイズの放射抑制効果、コスト低減効果及び搭載性向上効果の両立を可能としたものである。従って、何らの指針にも基づくことなくオゾン生成装置の構成要素を闇雲にシールドする構成に対しても、また本来分割してシールドすべき磁気パルス圧縮回路と放電反応器とを一体又は略一体のシールドで覆う構成に対しても、明らかなる優位性を有するものである。

尚、本発明に係るオゾン生成装置は、オゾンを必要とする広範な技術分野へ適用可能であることは言うまでもなく、本発明に係るオゾン生成装置の存在意義は明確である。例えば、本発明に係るオゾン生成装置は、生活排水や工業排水等の各種水処理（例えば、浄化、脱臭、消臭及び殺菌等を含む）に関する装置、レーザ用電源装置、或いは自動車、船舶又は航空機等、内燃機関を搭載する各種の移動体における排気浄化処理（例えば、酸化触媒の活性促進によるＰＭの酸化燃焼促進）等に好適に利用可能である。

本発明に係るオゾン生成装置の一の態様では、前記パルス生成装置の正極は、前記放電反応器の正極に接続され、前記パルス生成装置の負極は、前記放電反応器の負極に接続される。

この態様によれば、パルス生成装置の正極が放電反応器の正極に接続され、パルス生成装置の負極は放電反応器の負極に接続される。従って、磁気パルス圧縮回路と放電反応器との間で放電電流を生じさせることが可能となり、高周波電磁ノイズの外部漏洩を可及的に抑制することが可能となる。

本発明に係るオゾン生成装置の他の態様では、前記オゾン生成装置において生じる電磁ノイズが遮蔽されるように前記オゾン生成装置全体を覆う第３シールドと、前記第３シールドと前記第１シールドとを接続する第１接続手段と、前記第３シールドと前記第２シールドとを接続する第２接続手段とを更に具備する。

この態様によれば、第１及び第２シールドとは別に、オゾン生成装置全体を覆う第３シールドが設けられ、第１接続手段及び第２接続手段により、夫々第１及び第２シールドと接続される。従って、第１シールドと第２シールドとが独立していることの利得を維持しつつ、各シールドの電磁ノイズ遮蔽効果を向上させることが可能となる。また、この場合、第３シールドを、絶対的接地電位又はオゾン生成装置に対する接地電位と等電位とすることにより（即ち、第３シールドを接地することにより）、第１及び第２シールドもまた接地されることとなり、電磁ノイズの遮蔽効果をより顕著に獲得することも可能となる。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

本発明の一実施形態に係る車両のブロック図である。 図１の車両に搭載されるオゾン生成装置のブロック図である。 図２のオゾン生成装置におけるパルス電源の回路構成を説明する図である。

＜発明の実施形態＞
以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、車両１０のブロック図である。

図１において、車両１０は、ＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）１００、エンジン２００、排気浄化装置３００及びオゾン生成装置４００を備える。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を含み、エンジン２００及びオゾン生成装置４００の動作を制御する車両１０の制御装置である。

エンジン２００は、車両１０の動力源として機能する直列４気筒ディーゼルエンジンである。エンジン２００の実践的態様は、公知の各種態様を採り得るため、ここではその詳細を省略するが、エンジン２００の概略について説明すると、エンジン２００は、シリンダブロックに４本のシリンダが並列に配置された構成を有している。そして、各気筒内において燃料たる軽油を含む混合気が圧縮自着火した際に生じる力が、ピストンを往復運動させ、更にコネクティングロッドを介してピストンに連結されるクランクシャフトの回転運動に変換される構成となっている。各シリンダには、吸気通路と排気通路２００Ａとが接続されており、シリンダ内で燃焼した混合気或いは一部未燃状態の混合気は、排気行程において排気バルブを介して排気通路２００Ａに排気として排出される構成となっている。

排気通路２００Ａには、排気通路２００Ａに排出された上述の排気を浄化するための排気浄化装置３００が設置されている。排気浄化装置３００は、夫々不図示の酸化触媒及びＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を含んで構成されている。

酸化触媒は、排気中に含まれるＣＯ、ＨＣ（主としてＳＯＦ）及びＮＯ等を酸化可能にされた触媒コンバータである。

ＤＰＦは、排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕捉可能に構成されたフィルタである。ＤＰＦは、金属製の筐体にコージェライトやＳｉＣ等のセラミック担体によって構成されたフィルタが収容された構造を有する。このフィルタは、排気の流れる方向に伸長し且つ排気の流れる方向と垂直な断面がハニカム状をなす複数の排気通路を形成している。この排気通路は、排気の入口側と出口側とのうち一方が、相互に隣接しないように互い違いに目封じされており、ＤＰＦは、所謂セラミックウォールフロー型のフィルタ構造を有している。

ここで、排気浄化装置３００の作用について説明すると、エンジン２００において、例えばＮＯｘの排出量を抑制すべくシリンダ内の燃焼温度を低下させると、シリンダ内部では、その背反として完全燃焼する燃料の量の減少が生じ、不完全燃焼による、ＣＯ及びＰＭ等の発生が逆に促進されることがある。このようなＣＯ及びＰＭ、並びに抑制されたとは言え無視し得ぬ程度に存在するＮＯｘ（主としてＮＯ）を含む排気は、酸化触媒に流入する。

酸化触媒では、例えば、所定温度（概ね２５０℃程度）以上の温度領域において、ＣＯ、ＮＯ、及びＰＭのうちＳＯＦを含むＨＣの酸化燃焼が促進され、ＣＯ_２、ＮＯ_２及びＨ_２Ｏ等が生成される。ここで、酸化触媒では、ＨＣと共にＰＭを構成するスート（煤であり、個体炭素である）の酸化燃焼が促進されないため、酸化触媒を通過した排気には、主としてスートを含むＰＭが残留する。このＰＭは、ＤＰＦによって捕捉される。

ＤＰＦは、前述したように、排気の流れ方向に沿って伸長する排気通路を有し、夫々の排気通路がセラミック担体により構成されている。このセラミック担体には微小な細孔が形成されており、排気中のＣＯ_２やＮＯ_２と言った気体は、相互に隣接する排気通路間を自由に行き来することができる。従って、入口側が目封じされていない排気通路から流入する排気は、排気通路壁体を通過して出口側が目封じされていない排気通路から排出される。一方、排気中のＰＭは、この細孔を通過することができない（そのように、細孔が形成されている）ため、例えば、目封じされた出口部分、或いは排気通路の壁体等で捕捉され堆積する。即ち、ＤＰＦによって、少なくとも車両外へのＰＭの排出が防止される。

一方、ＤＰＦ単体の作用としては、ＰＭを捕捉するのみであり、現実的には、捕捉され堆積するＰＭの量は経時的に変化する。ＰＭの堆積量が過度に増加した場合、ＤＰＦが目詰まりし、排気圧が上昇して、圧損の増大、エンジン２００のフリクションロスの増加及び動力性能の低下といった問題が顕在化する場合がある。ここで、酸化触媒では、上述したように排気中のＮＯがＮＯ_２に酸化されるため、ＤＰＦに流入する排気には、酸化力の強いＮＯ_２が多量に含まれる。ＤＰＦでは、この潤沢に存在するＮＯ_２の酸化作用によってＰＭを構成する主成分としてのスートの酸化燃焼が促進される。即ち、排気浄化装置３００では、酸化触媒とＤＰＦとの協調作用により、ＤＰＦにおいてＰＭの捕捉と再生とが連続的に（並行して）行われる、所謂ＣＲＴ（Continuous Re-generation Trap）と称されるＰＭの連続再生が実現され、排気は好適に浄化される。

尚、このようなエンジン２００及び排気浄化装置３００の構成は一例に過ぎず、エンジン２００及び排気浄化装置３００は、夫々公知非公知を問わず各種の態様を採ることができる。例えば、エンジン２００は、燃料としてガソリンやアルコールを使用するものであってもよいし、排気浄化装置３００は、所謂三元触媒であってもよい。また、エンジン２００における、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等も何ら限定されない。

オゾン生成装置４００は、エンジン２００の排気通路２００Ａに対し、オゾン（Ｏ_３）を供給可能に構成された、本発明に係る「オゾン生成装置」の一例である。オゾン生成装置４００の詳細な構成については後述するが、オゾン生成装置４００のオゾン排出通路は、排気通路２００Ａにおける排気浄化装置３００の上流側に気密を保って連結されており（尚、当然ながら、係るオゾン排出通路を排気が逆流することが無い構成となっている）、オゾン生成装置４００により生成されたオゾンは、適宜排気浄化装置３００の上述した酸化触媒に供給される。

酸化触媒は、既に述べたように、排気中の粒子の酸化燃焼を促進する手段であり、一方で、オゾンは、酸化力の高い物質である。従って、排気浄化装置３００を構成する酸化触媒に対し、オゾンが適宜供給されることによって、酸化触媒の機能を向上させることが可能となり、排気浄化装置３００における排気浄化効果を飛躍的に向上させることが可能となる。

次に、図２を参照し、オゾン生成装置４００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、オゾン生成装置４００のブロック図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。

図２において、オゾン生成装置４００は、バッテリ４１０、オゾン生成制御部４２０、コンプレッサ制御部４３０、コンプレッサ４４０、パルス電源４５０、放電反応器４６０、電磁シールド４７０及び電磁シールド４８０を備える。

ここで、オゾン生成装置４００の構成を実装面から簡単に説明すると、オゾン生成装置４００においては、射出成型により一体成型された樹脂製の筐体に各構成要素が搭載されている。この際、オゾン生成時に高温且つ高電圧状態となる、後述する磁気パルス圧縮回路４５３の実装部位には、その電気的絶縁性と放熱性維持のため、高熱伝導特性を有する樹脂ポッティング材が注入され、物理的及び電気的信頼性が担保されている。

また、オゾン生成装置４００全体を一ユニットとして見た場合、コンプレッサ４４０及び磁気パルス圧縮回路４５３は、ユニット下部の一方の側に、また放電反応器４６０は、ユニット下部の他方の側に配置されている。一方、オゾン生成制御部４２０、コンプレッサ制御部４３０及び後述するリセット電源回路４５２は、夫々ユニット上部に設置されたボード上に統合され実装されている。

図２において、バッテリ４１０は、車両１０に搭載される車載用バッテリに接続された昇圧回路等の付帯回路（不図示）からなる電源装置であり、オゾン生成装置４００の電力供給源である。バッテリ４１０の高圧側端子及び低圧側端子は、夫々コンプレッサ制御部４３０並びに後述するリセット電源回路４５２及び高速充電回路４５１に電気的に接続されている。

オゾン生成制御部４２０は、オゾン生成装置４００を制御可能に構成された、上述したＥＣＵ１００により上位に制御される電子制御ユニットである。

コンプレッサ制御部４３０は、オゾン生成制御部４２０により制御される、インバータ等を含むコンプレッサ４４０の駆動装置である。コンプレッサ制御部４３０は、オゾン生成制御部４２０の制御を受けて、公知のＰＷＭ制御によりコンプレッサ４４０の駆動状態を制御するように構成されている。

コンプレッサ４４０は、外界から取り込まれ且つ不図示のエアフィルタを介して清浄化された空気を、放電反応器４６０の放電容器内に圧送供給可能な電気駆動型の流体圧送手段である。コンプレッサ４４０は、コンプレッサ制御部４３０と電気的に接続された状態にあり、コンプレッサ制御部４３０がＰＷＭ制御をなすにあたって決定されたデューティ比に応じて、放電容器への空気の供給量が可変に制御される構成となっている。尚、コンプレッサ４４０により供給される空気は、本発明に係る「原料ガス」の一例である。尚、原料ガスは、空気に限定されず、酸素ガスであってもよいし、酸素を含む他のガスであってもよい。

パルス電源４５０は、放電反応器４６０の後述するアノード４６２とカソード４６１との間にパルス電圧Ｖｐを印加可能に構成された、本発明に係る「パルス生成装置」の一例である。パルス電源４５０は、高速充電回路４５１、リセット回路４５２、磁気パルス圧縮回路４５３及び電磁シールド４５４を備える。

高速充電回路４５１は、磁気パルス圧縮回路４５３に対し基準となるパルス電圧（以下、適宜「基準パルス電圧」と称する）を供給する充電回路である。

リセット電源回路４５２は、高速充電回路４５１の後述する可飽和リアクトルＳＩ０及び磁気パルス圧縮回路４５３の後述する可飽和リアクトルＳＩ１に夫々付設されたリセット巻線に対し、バッテリ４１０を電力源とする直流リセット電流を供給可能に構成された、図示せぬ保護回路等を含む電気回路である。リセット電源回路４５２は、オゾン生成制御部４２０によりその駆動状態が制御される構成となっており、可飽和リアクトルＳＩ０及び可飽和リアクトルＳＩ１がオン状態に移行した後に、リセット巻線に対し逆励磁電流たる直流リセット電流を供給することにより各可飽和リアクトルの磁心を磁気リセットする（即ち、残留磁化を消去する、或いは磁心を逆励磁方向に飽和させる）ことが可能である。リセット電源回路４５２による磁気リセット機能により、パルス電源４５０から放電反応器４６０へのパルス電圧Ｖｐの繰り返しの印加が可能となる。

磁気パルス圧縮回路４５３は、高速充電回路４５１から供給される基準パルス電圧を磁気パルス圧縮して、時間軸上で規定されるパルス幅が短い高圧のパルス電圧Ｖｐを生成可能に構成された、本発明に係る「磁気パルス圧縮回路」の一例である。

電磁シールド４５４は、磁気パルス圧縮回路４５３を個別に覆う、例えば銅等の導電性金属材料で構成された電磁波遮蔽体であり、本発明に係る「第１シールド」の一例である。電磁シールド４５４は、本実施形態においては、予め成型されたものを磁気パルス圧縮回路４５３に対し組み付けたものとなっているが、本発明に係る「第１シールド」の採り得る実践上の態様は、これに限定されるものではなく、例えば、先述の筐体を樹脂成型した後、無電解メッキ法等により設けられたものであってもよい。また、電磁波遮蔽効果を向上させるために、例えば高透磁率の磁性材料をシート状に成形したものが適宜貼付されていてもよい。

尚、パルス電源４５０の詳細な回路構成については、後に図３を参照する形で詳述する。

放電反応器４６０は、例えば、外郭材としてのアクリル材等により構成される放電容器（符合省略）と、この放電容器に夫々絶縁材料等を介して固定されるカソード４６１及びアノード４６２を備えた、本発明に係る「放電反応器」の一例である。

カソード４６１は、磁気パルス圧縮回路４５３の後述する出力側負極Ｄと電気的に接続される、相互いに対向する平行平板状の電極であり、本発明に係る「放電反応器の負極」の一例である。

アノード４６２は、磁気パルス圧縮回路４５３の後述する出力側正極Ｃと電気的に接続されるワイヤ状の金属電極であり、本発明に係る「放電反応器の正極」の一例である。放電反応器４６０は、パルス電源４５０を介してこれら電極間に印加されるパルス電圧Ｖｐにより放電容器内に放電を生じるように構成されている。尚、本発明に係る放電反応器の採り得る実践上の態様は、この種の平行平板型の放電反応器に限定されず、例えば、円筒同軸式の放電反応器であってもよい。

放電反応器４６０の放電容器は、一方の端部においてコンプレッサ４４０と接続されており、放電容器内には、このコンプレッサ４４０を介して適宜空気が供給される構成となっている。放電容器内では、電極間に生じる放電の作用により、この放電空間内で当該空気からオゾンが生成される。放電容器内を、紙面と垂直な方向（即ち、奥行方向）に沿って奥から手前側へ進行する過程で放電に晒された空気は、コンプレッサ４４０との接続部位と反対側の端部に接続されたオゾン排出通路（符合省略）から、生成されたオゾンを含むオゾン含有ガスとして、放電反応器４６０に接続された排気通路２００Ａへ排出される。

尚、図示するように、アノード４６２は、放電容器内で原料ガスたる空気の進行経路と交わるように配設された金属性のワイヤ電極であり、パルス電源４５０から電極間にパルス電圧Ｖｐが供給された際に、カソード４６１との間で電気的に安定したストリーマ放電を生じ得る構成となっている。

電磁シールド４７０は、放電反応器４６０を個別に覆う、例えば銅等の導電性金属材料で構成された電磁波遮蔽体であり、本発明に係る「第２シールド」の一例である。電磁シールド４７０は、本実施形態においては、予め成型されたものを放電反応器４７０に対し組み付けたものとなっているが、本発明に係る「第２シールド」の採り得る実践上の態様は、これに限定されるものではなく、例えば、先述の筐体を樹脂成型した後、無電解メッキ法等により設けられたものであってもよい。また、電磁波遮蔽効果を向上させるために、例えば高透磁率の磁性材料をシート状に成形したものが適宜貼付されていてもよい。

電磁シールド４８０は、オゾン生成装置４００を覆う、例えば銅等の導電性金属材料で構成された電磁波遮蔽体であり、本発明に係る「第３シールド」の一例である。電磁シールド４８０は、本実施形態においては、予め成型されたものをオゾン生成装置４００に対し組み付けたものとなっているが、本発明に係る「第３シールド」の採り得る実践上の態様は、これに限定されるものではなく、例えば、先述の筐体を樹脂成型した後、無電解メッキ法等により設けられたものであってもよい。また、電磁波遮蔽効果を向上させるために、例えば高透磁率の磁性材料をシート状に成形したものが適宜貼付されていてもよい。

一方、電磁シールド４８０は、アースボルトＥＶ３により電位的に接地されており、他方で、電磁シールド４５４及び電磁シールド４７０は、夫々アースボルトＥＶ１及びアースボルトＥＶ２により、電磁シールド４８０と固定されている。従って、オゾン生成装置４００において、電磁シールド４５４、４７０及び４８０は、略等しく電位的に接地された状態にある。

＜実施形態の動作＞
ここで、図３を参照し、パルス電源４５０の詳細な構成及びその動作について説明する。ここに、図３は、パルス電源４５０の回路構成を説明する図である。尚、同図において、図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図３において、パルス電源４５０は、バッテリ４１０の高圧側端子及び低圧側端子に夫々接続される入力側正極Ａ及び入力側負極Ｂ並びに初段コンデンサＣ０、半導体スイッチＳＷ及び可飽和リアクトルＳＩ０を備える。これらにより、高速充電回路４５１が構成される。

半導体スイッチＳＷは、例えばサイリスタ、ＧＴＯ、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ或いはＧＣＴ等の素子により構成されたスイッチング素子であり、オゾン生成制御部４２０によりそのスイッチング状態が適宜切り替えられる構成となっている。

ここで、高速充電回路４５１において、初段コンデンサＣ０が初期充電電圧ＶＣ０に初期充電された状態で半導体スイッチＳＷがオン制御されると、初段コンデンサＣ０から可飽和リアクトルＳＩ０を経由して後述するパルストランスＰＴへパルス電流が供給される。尚、可飽和リアクトルＳＩ０は、半導体スイッチＳＷが完全にオン状態に移行した後に飽和することにより、半導体スイッチＳＷのスイッチングロスを軽減する磁気アシストとして機能する構成となっている。

パルス電源４５０は更に、パルストランスＰＴ、コンデンサＣ１、ピーキングコンデンサＣｐ並びに出力側正極Ｃ（即ち、本発明に係る「パルス生成装置の正極」の一例）及び出力側負極Ｄ（即ち、本発明に係る「パルス生成装置の負極」の一例）を備える。これらにより、磁気パルス圧縮回路４５３が構成される。

パルストランスＰＴは、１次側の入力段に、高速充電回路４５１から先に述べたパルス電流が供給されると、二次側の出力段に、昇圧されたパルス電圧に起因する昇圧パルス電流を生じさせる構成となっている。コンデンサＣ１は、この昇圧パルス電流により充電電圧ＶＣ１まで充電される。

一方、可飽和リアクトルＳＩ１は、コンデンサＣ１の充電電圧ＶＣ１により磁気スイッチ作用を呈し、先の昇圧パルス電流を磁気パルス圧縮された（即ち、パルス幅を狭めた）圧縮パルス電流に変換する。この磁気パルス圧縮された圧縮パルス電流は、ピーキングコンデンサＣｐの充電に供される。尚、本実施形態において、コンデンサＣ１の静電容量ＣＣ１と、ピーキングコンデンサＣｐの静電容量ＣＣｐとの間には、ＣＣ１＞ＣＣｐなる関係が成立しており（例えば、ＣＣ１＝１．０ｎＦ且つＣＣｐ＝０．２ｎＦ）、ピーキングコンデンサＣｐに高電圧を得ることが可能となっている。ピーキングコンデンサＣｐの端子間電圧は、即ち、パルス電源４５０の出力電圧たるパルス電圧Ｖｐとして、出力側正極Ｃ及び出力側負極Ｄから取り出される構成となっている。

尚、本実施形態に係るパルス電源４５０の回路構成は、本発明に係る「パルス生成装置」の採り得る実践的態様の一例に過ぎず、本発明に係る「パルス生成装置」は、パルス電源４５０のものに限らず、様々な態様を採ることができる。例えば、パルス電源４５０は、可飽和リアクトルとコンデンサからなる磁気パルス圧縮段を複数備えていてもよいし、パルストランスＰＴに代えて、可飽和トランスを備えていてもよい。或いはパルストランスＰＴは、パルストランスＰＴと可飽和トランスとの二段構成に置換されてもよい。

オゾン生成装置４００は、本実施形態では車載型のオゾン生成装置であり、その動作は、オゾン生成制御部４２０により制御される。より具体的には、オゾン生成制御部４２０は、ＥＣＵ１００からエンジン２００の運転条件（例えば、機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑ等）を取得し、現時点で排気浄化装置３００が要求するオゾン量たる要求オゾン量を決定する。この要求オゾン量の決定に際しては、例えば、予め取得される運転条件と要求オゾン量とを対応付けてなる要求オゾン量マップ等が参照される。但し、要求オゾン量は、他の手法（例えば、予め与えられるアルゴリズムや算出式に従った各種演算処理等）により決定されてもよい。

要求オゾン量を決定すると、オゾン生成制御部４２０は、コンプレッサ制御部４３０に供給される駆動電力のデューティ比を、係る決定された要求オゾン量に応じた値に設定し、コンプレッサ制御部４３０を駆動制御する。その結果、コンプレッサ４４０は、定性的には、要求オゾン量の大小が、夫々空気の供給速度（時間当たりの供給量）の大小に対応するように駆動され、放電反応器４６０において、所望量のオゾンが生成される。オゾン生成装置４００は、車両１０に搭載された状態においてこのように動作する。

＜実施形態の効果＞
ここで、再び図２に戻って本実施形態の効果について説明する。

図２から明らかなように、本実施形態において、磁気パルス圧縮回路４５３は電磁シールド４５４により、また放電反応器４６０は電磁シールド４７０により、夫々電磁シールドされている。従って、本実施形態によれば、磁気パルス圧縮回路４５３及び放電反応器４６０から生じる高周波電磁ノイズがオゾン生成装置４００の外部に漏洩して、車両１０の他の電気駆動型補機類の動作状態に影響が及ぶといった望ましくない事態を好適に回避することが可能となっている。

ここで特に、磁気パルス圧縮回路４５３は、基準パルス電圧のパルス幅を磁気パルス圧縮する回路であり、その磁気パルス圧縮作用を呈する過程において、メガヘルツオーダの高周波電磁ノイズを生じ易い。同様に、磁気パルス圧縮回路４５３からのパルス電圧Ｖｐの供給を受けて放電作用を呈する放電反応器４６０もまた、放電の生じる期間において高周波電磁ノイズを生じ易い。これらは、例えばオゾン生成制御部４２０及びコンプレッサ制御部４３０によりコンプレッサ４４０がＰＷＭ制御される過程（リセット電源回路４５２や高速充電回路４５１の駆動過程も同様である）で生じるキロヘルツオーダの高周波ノイズと較べて、外部漏洩した場合の影響が大きい。

その点、電磁シールド４５４及び電磁シールド４７０は、顕著に考慮すべき高周波ノイズの発生源である磁気パルス圧縮回路４５３及び放電反応器４６０を、夫々独立して、且つそれらに物理的に近い位置でシールドする構成となっており、これらからの電磁ノイズ放射を効果的に抑制することが可能となっているのである。

また、オゾン生成装置４００は、電磁シールド４５４及び電磁シールド４７０とは別に、オゾン生成装置４００全体を覆う電磁シールド４８０を備えており、上述したキロヘルツオーダの高周波電磁ノイズについても、その抑制が好適に図られている。また、この電磁シールド４８０は、電位的に接地されており、且つ電磁シールド４５４及び４７０とも電気的に接続されている。このため、電磁シールド４５４及び４７０に係る電磁シールド効果は、この種の接地がなされない場合と較べて強化されており、より一層の電磁ノイズ遮蔽効果が実現されている。

更に、本実施形態に係るオゾン生成装置４００では、パルス電源４５０の正極及び負極が、夫々放電反応器４６０の正極及び負極と連結されており、放電に際した放電電流は、磁気パルス圧縮回路４５３と放電反応器４６０との間でのみ流れる構成となっている。従って、例えば、放電反応器４６０のカソードが電磁シールドの一部を担う構成等と比較すると、高周波電磁ノイズの外部漏洩が、顕著に低レベルに抑制される。

本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うオゾン生成装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明は、例えば、オゾンにより液体又は気体の改質、殺菌、浄化或いは消臭処理等を行う装置等に適用可能である。

１０…車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…排気浄化装置、４００…オゾン生成装置、４１０…バッテリ、４２０…オゾン生成制御部、４３０…コンプレッサ制御部、４４０…コンプレッサ、４５０…パルス電源、４５１…高速充電回路、４５２…リセット電源回路、４５３…磁気パルス圧縮回路、４５４…電磁シールド、４６１…カソード、４６２…アノード、４７０…電磁シールド、４８０…電磁シールド、ＥＶ１、ＥＶ２、ＥＶ３…アースボルト。

Claims (3)

1. 磁気パルス圧縮回路を含み、パルス電圧を生成可能なパルス生成装置と、
   前記生成されたパルス電圧が印加される複数の電極を備え、前記生成されたパルス電圧が印加されることにより前記複数の電極間に放電を生じると共に、該放電を生じた電極間に酸素を含む原料ガスが供給されることによりオゾンを生成する放電反応器と、
   前記磁気パルス圧縮回路において生じる電磁ノイズが遮蔽されるように前記磁気パルス圧縮回路を覆う第１シールドと、
   前記放電反応器において生じる電磁ノイズが遮蔽されるように前記放電反応器を覆う、前記第１シールドとは独立した第２シールドと
   を具備することを特徴とするオゾン生成装置。
2. 前記パルス生成装置の正極は、前記放電反応器の正極に接続され、
   前記パルス生成装置の負極は、前記放電反応器の負極に接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載のオゾン生成装置。
3. 前記オゾン生成装置において生じる電磁ノイズが遮蔽されるように前記オゾン生成装置全体を覆う第３シールドと、
   前記第３シールドと前記第１シールドとを接続する第１接続手段と、
   前記第３シールドと前記第２シールドとを接続する第２接続手段と
   を更に具備する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のオゾン生成装置。

Images