JP4845529B2 - Ozone generator - Google Patents
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Description
この発明はオゾン発生装置に関するものであり、特にオゾン発生器に異常が発生した際の異常検知に係るものである。 The present invention relates to an ozone generator, and more particularly to abnormality detection when an abnormality occurs in an ozone generator.
従来よりオゾンは強力な酸化力を有し、かつ無公害であるため、水処理分野や一般工業向化学プロセス等に広く利用されている。このオゾンを生成するオゾン発生装置には、発生量が例えば1g/h〜100Kg/hと広範囲にわたる定格を有する装置が市場に提供されている。
オゾン発生器には、前記定格に対応して複数のオゾン発生部にヒューズ、ガラス管、接地電極管が設けられ、これら主要構成品によってオゾンを生成しているが、電源につながるヒューズに接続されたガラス管が何らかの理由によって破損すると、接地電極管との間に電流が集中して流れ、接地電極管の一部が発熱して溶融し、穴が形成されるという現象がある。
Conventionally, ozone has a strong oxidizing power and is non-polluting, so it has been widely used in the water treatment field and general industrial chemical processes. As the ozone generator for generating ozone, devices having a wide range of ratings, for example, 1 g / h to 100 Kg / h are provided on the market.
The ozone generator is provided with fuses, glass tubes, and ground electrode tubes in a plurality of ozone generators corresponding to the above ratings, and ozone is generated by these main components, but it is connected to the fuse connected to the power supply. If the glass tube breaks for some reason, there is a phenomenon that current concentrates and flows between the ground electrode tube and a part of the ground electrode tube is heated and melted to form a hole.
このようなオゾン発生器の異常を検出する技術として、インバータの入力電力信号と出力電流信号とを制御装置に接続し、規定値以上のインバータの出力電流に対して入力電力が規定値以下のときに、異常検出を行うものが示されている(例えば、特許文献1参照)。
As a technology for detecting such an abnormality of the ozone generator, when the input power signal and output current signal of the inverter are connected to the control device, and the input power is less than the specified value for the inverter output current exceeding the
しかしながら前記特許文献1に示されたオゾン発生器の異常検出回路は、出力電流信号を検出する出力電流検出器と、入力電力信号を検出する入力電力検出器とを必要とし、そのため高コストおよび調整に時間がかかるなどの問題点があった。
However, the abnormality detection circuit of the ozone generator disclosed in
この発明は前記のような課題を解決するためになされたものであり、異常発生時にオゾン発生器の電圧信号のみで異常を検知できる電圧降下検出回路を備えたオゾン発生装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide an ozone generator having a voltage drop detection circuit capable of detecting an abnormality only by a voltage signal of an ozone generator when an abnormality occurs. It is said.
この発明に係るオゾン発生装置は、出力電流一定制御の周波数変換装置と、周波数変換装置の出力電圧を昇圧する変圧器と、変圧器に接続され昇圧された出力電圧が印加されてオゾンを発生するオゾン発生器とを備え、
変圧器とオゾン発生器との間から分岐し、オゾン発生器の異常発生時に生じる電圧降下を検知するための、第1の時定数で前記降下する電圧を出力する第1の電圧出力回路、および第1の電圧出力回路と並列に設けられ、第1の時定数より遅い第2の時定数で前記降下する電圧を出力する第2の電圧出力回路と、第1,第2の電圧出力回路に接続された比較器とが設けられており、比較器が第1の電圧出力回路の第1の出力電圧V1と第2の電圧出力回路の第2の出力電圧V2とを比較して、V2>V1となったときオゾン発生器の異常発生信号を出力するものである。
The ozone generator according to the present invention generates ozone by applying a frequency converter with constant output current control, a transformer for boosting the output voltage of the frequency converter, and a boosted output voltage connected to the transformer. With an ozone generator,
A first voltage output circuit for branching from between the transformer and the ozone generator, for detecting a voltage drop that occurs when an abnormality occurs in the ozone generator, and outputting the voltage that drops with a first time constant; and A second voltage output circuit that is provided in parallel with the first voltage output circuit and outputs the falling voltage with a second time constant slower than the first time constant; and a first voltage output circuit and a second voltage output circuit. A connected comparator, the comparator compares the first output voltage V 1 of the first voltage output circuit with the second output voltage V 2 of the second voltage output circuit; and it outputs an abnormality occurrence signal of the ozone generator when it becomes V 2> V 1.
この発明に係るオゾン発生装置は、第1の時定数で電圧降下を出力する第1の電圧出力回路と、これに並列に設けられ第1の時定数より遅い第2の時定数で電圧降下を出力する第2の電圧出力回路とを有し、この第1,第2の電圧出力回路に接続された比較器が、第1の電圧出力回路の第1の出力電圧V1と、第2の電圧出力回路の第2の出力電圧V2とを比較して、V2>V1となったときにオゾン発生器の異常発生信号を出力するので、電圧信号のみでオゾン発生器の異常を検知可能となり、オゾン発生装置の構成が簡素化され、コスト低減、調整時間の短縮化等の効果がある。 The ozone generator according to the present invention includes a first voltage output circuit that outputs a voltage drop with a first time constant, and a voltage drop with a second time constant that is provided in parallel with the first time constant and is slower than the first time constant. and a second voltage output circuit for outputting, the first, second voltage connected comparator output circuit, the first output voltage V 1 of the first voltage output circuit, the second Compared with the second output voltage V 2 of the voltage output circuit and outputs an ozone generator abnormality occurrence signal when V 2 > V 1 , the ozone generator abnormality is detected only by the voltage signal This makes it possible to simplify the structure of the ozone generator, and to reduce costs and shorten adjustment time.
実施の形態1.
以下、この発明による実施の形態1を図1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100の構成を示すブロック図である。
図において、オゾン発生装置100はオゾン発生器1、周波数変換装置であるインバータ2、変圧器3(電圧比 波高値235V/10kV)で構成されており、オゾン発生器1は、誘電体、例えばガラス管1aと放電空間1bを備えている。
前記オゾン発生器1に電圧比が波高値10kV/10Vの降圧絶縁用トランス(以下PT)4を、さらに前記PT4の二次に整流回路5を接続し、前記整流回路5の出力に第1の周波数f1以上の成分をカットするとともに、第1の直流電圧V1を出力する第1の電圧出力回路6及び、第2の周波数f2以上の成分をカットするとともに、第2の直流電圧V2を出力する第2の電圧出力回路7を並列接続し、前記第1の電圧出力回路6及び第2の電圧出力回路7の出力に比較器8を接続している。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an
In the figure, an
A step-down insulating transformer (hereinafter referred to as PT) 4 having a peak value of 10 kV / 10 V is connected to the
次に動作について説明する。
図1に示すように、商用電源である例えば3φ200V、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は、1φ1kHzの電圧を出力する。インバータ2の出力電圧は、変圧器3により10kVに昇圧された電圧がオゾン発生器1に印加される。
オゾン発生器1と変圧器3との間に設けられたPT4で前記10kVの電圧は絶縁降圧された後に、整流回路5により正の電圧に整流される。整流回路5の出力電圧V0は第1の周波数f1である例えば200Hz以上の周波数成分をカットする第1の電圧出力回路6により第1の直流電圧V1に変換出力される。さらに第2の周波数f2である例えば10Hz以上の周波数成分をカットする第2の電圧出力回路7より第2の直流電圧V2に変換出力される。オゾン発生器1の正常運転時は、整流回路5の出力電圧V0に対し、第1の直流電圧V1=第2の直流電圧V2となるように、第1の電圧出力回路6から出力される直流電圧V1及び第2の電圧出力回路7の出力される直流電圧V2を設定している。直流電圧V1、V2を比較器8によって比較し、V2=V1のときは、比較器8の出力はレベルHの信号を出力し、オゾン発生器1は正常である。一方、V2>V1となったときは、比較器8の出力はLレベルの信号を出力し、オゾン発生器1が異常(ガラス管1aの短絡)と判断する。
Next, the operation will be described.
As shown in FIG. 1, for example, a commercial power supply of 3φ200V, 50 Hz or 60 Hz is input to the
The voltage of 10 kV is insulated and stepped down by the
図2に動作タイムチャートを示す。図2の(2−11)で、オゾン発生器1の運転が正常であるため、定格電力をオゾン発生器1に投入している時は、オゾン発生器1の電圧波高値が10kV(2−12)であり、PT4の2次電圧波高値は、10V(2−13)である。整流器5の出力は、波高値10Vの正の電圧(2−14)である。
第1の電圧出力回路6の第1の出力電圧V1は、交流成分がカットされ、10Vの直流電圧(2−15)、第2の電圧出力回路7の第2の出力電圧V2も交流成分がカットされ10Vの直流電圧(2−16)となっている。
また、正常時は、オゾン発生器1の電圧は、オゾン発生器1の負荷に対応した投入電力に応じて、0から10kVまで変化するが、オゾン発生器1の電圧が緩やかに変化するように周波数変換装置であるインバータ2によって調整されるために、第2の電圧出力回路7の第2の出力電圧V2−第1の電圧出力回路6の第1の出力電圧V1=0(2−17)であり、比較器8の出力はレベルHの信号を出力(2−18)する。
FIG. 2 shows an operation time chart. Since the operation of the
The first output voltage V 1 of the first
Further, during normal operation, the voltage of the
次に、図2の(2−21)で、オゾン発生器1を構成するガラス管1aが破損し、オゾン発生器1が異常となった場合、急激にオゾン発生器1の電圧Vozが低下(2−22)し、PT4の二次電圧VPTが低下(2−23)する。整流器5の出力V0も低下(2−24)する。第1の周波数である例えば、200Hz以上の交流成分をカットする第1の電圧出力回路6の第1の出力電圧V1は、時定数5msecで低下するため、V1=10exp(−t/5msec)(2−25)であり、約20msec後には、前記第1の出力電圧V1は0となる。また、第2の周波数である例えば、10Hz以上の交流成分をカットする第2の電圧出力回路7の第2の出力電圧V2は、時定数100msecで低下するため、V2=10exp(−t/100msec)(2−26)であり、約400msec後には、前記第2の出力電圧V2は0となる。
従って、約400msecの間、第2の電圧出力回路7の第2の出力電圧V2−第1の電圧出力回路6の第1の出力電圧V1=10exp(−t/100msec)−10exp(−t/5msec)>0(2−27)であり、この約400msecの間に比較器8の出力はレベルLの信号を出力(2−28)する。この信号によりオゾン発生器1の異常を検出する。
Next, in (2-21) of FIG. 2, when the glass tube 1a which comprises the
Therefore, for about 400 msec, the second output voltage V 2 of the second
このようにオゾン発生器1の電圧は、オゾン発生器1の投入電力に応じて0から10kVまで変化するが、オゾン発生器1の異常は、オゾン発生器1の電圧低下による過渡変動時の第2の電圧出力回路7の第2の出力電圧V2と第1の電圧出力回路6の第1の出力電圧V1との差により、比較器5が異常発生信号を出力する。
従って、この実施の形態1では、オゾン発生器1の電圧信号のみによって異常(短絡)の検出が可能となり、装置の簡素化、低コスト化という効果がある。
As described above, the voltage of the
Therefore, in the first embodiment, it is possible to detect an abnormality (short circuit) only by the voltage signal of the
なお、この実施の形態1による第1,第2の電圧出力回路6,7は、それぞれ第1,第2のフィルタ回路の例でもって説明した。
フィルタ回路採用の利点として、整流器5で整流した電圧の脈流を平滑にし、平滑な第1,第2の直流出力電圧を得ることにより、比較器8の誤動作を防ぐことにあるが、フィルタ回路に限定されることなく、前記第1,第2の電圧出力回路6,7と同等の機能を有する回路であれば良いことは言うまでもない。
The first and second
The advantage of adopting the filter circuit is to prevent the malfunction of the
また、第1の電圧出力回路6に設定された第1の周波数f1を200Hzとしたが、これを採用したのは、これまでの経験からオゾン発生器1のガラス管1aが破損したときに、オゾン発生器1の電圧が低下する時定数より小さい時定数(1/設定周波数200Hz=5msec)となる周波数を選定しているものであり通常、150〜250Hzの範囲で選定する。
さらに第2の電圧出力回路7の第2の周波数f2を10Hzとしたのは正常運転において、オゾン発生器1の電圧は、投入電力応じて0〜10kVまで変化するが、この正常時の電圧変化の時定数より大きい時定数(1/設定周波数10Hz=100msec)となる周波数を選定しているものであり5〜10Hzの範囲で選定する。
Further, when the first frequency f 1 which is set to the first
Further, the second frequency f 2 of the second
実施の形態2.
次に実施の形態2を説明する。
図3は実施の形態2によるオゾン発生装置100のブロック図である。図において比較器8の出力にはリレー9が接続され、このリレー9にはコイル9aが設けてある。リレー9の一端は24V電源に接続され、a接点9bはコイル9aの励磁により動作する。その他は、前述した実施の形態1と同様であるので説明省略する。
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 3 is a block diagram of an
次に、この実施の形態2の動作について説明する。
比較器8によりオゾン発生器1の異常を検出した場合、比較器8の出力はレベルLの信号となるため、リレー9のコイル9aが励磁され、リレー9のa接点9bがONとなって、外部にオゾン発生器異常の信号を送出する。
Next, the operation of the second embodiment will be described.
When the
このように実施の形態2では、オゾン発生器1が異常(短絡)となったとき、外部にオゾン発生器異常の信号を送出することが可能となる効果がある。
Thus, in
実施の形態3.
図4は実施の形態3によるオゾン発生装置100のブロック図である。図において表示灯11は、一端が前記リレー接点9bに直列に接続され、他の一端は24V電源に接続されている。その他は前述した実施の形態2と同様である。
FIG. 4 is a block diagram of the
次にこの実施の形態3の動作について説明する。
図4に示すように、比較器8によりオゾン発生器1の異常を検出した場合、比較器8の出力はLの信号となるため、リレー9のコイル9aが励磁され、リレー9のa接点9bがONとなって、表示灯11が点灯し、オゾン発生器異常であることを表示する。
Next, the operation of the third embodiment will be described.
As shown in FIG. 4, when the abnormality of the
このように実施の形態3では、オゾン発生器1が異常(短絡)となったとき、表示灯11でオゾン発生器異常を表示するので、容易にその状況を確認できるという効果がある。
As described above, in the third embodiment, when the
実施の形態4.
図5は実施の形態4によるオゾン発生装置100のブロック図である。図において、PT4の電圧比を波高値235V/10Vとし、PT4の一次を変圧器3の一次に接続したものである。
FIG. 5 is a block diagram of an
次にこの実施の形態4の動作について説明する。
オゾン発生器1を構成するガラス管1aが破損し、オゾン発生器1が異常となった場合、オゾン発生器1の電圧Vozが低下すると変圧器3の一次電圧も同時に低下するため、PT4の二次電圧VPTが低下する。以下、前述した実施の形態1の動作と同じ動作で、オゾン発生器1の異常を検出する。
Next, the operation of the fourth embodiment will be described.
When the glass tube 1a constituting the
このように、この実施の形態4では、PT4の一次電圧が波高値235V(実施の形態1では波高値10kV)と低圧となるため前記PT4が安価となる効果がある。 As described above, in the fourth embodiment, the primary voltage of PT4 becomes a low peak value of 235 V (the peak value of 10 kV in the first embodiment), so that the PT4 is inexpensive.
実施の形態5.
図6は実施の形態5によるオゾン発生装置100のブロック図である。オゾン発生器1が正常運転時に、整流器5の出力電圧波高値10Vに対し、第1の電圧出力回路6の第1の出力電圧V1を10V、第2の電圧出力回路7の第2の出力電圧V2を7.5Vとしている。
FIG. 6 is a block diagram of an
次に、この実施の形態5の動作について説明する。
図7に動作タイムチャートを示す。図7の(7−11)で、オゾン発生器1が正常運転であるため、定格電力をオゾン発生器1に投入している。このときオゾン発生器1の電圧波高値が10kV(7−12)であり、PT4の2次電圧波高値は、10V(7−13)である。整流器5の出力は、波高値10Vの正の電圧(7−14)である。
第1の電圧出力回路6の第1の出力電圧V1は、交流成分がカットされ、10Vの直流電圧(7−15)、第2の電圧出力回路7の第2の出力電圧V2は交流成分がカットされ7.5Vの直流電圧(7−16)となっている。
Next, the operation of the fifth embodiment will be described.
FIG. 7 shows an operation time chart. In (7-11) of FIG. 7, since the
The first output voltage V 1 of the first
従って、第2の電圧出力回路7の第2の出力電圧V2−第1の電圧出力回路6の第1の出力電圧V1=−2.5Vで(7−17)あり、比較器8の出力はレベルHの信号を出力(7−18)する。
次に、図7の(7−21)で、オゾン発生器1を構成するガラス管1aが破損し、オゾン発生器1が異常となった場合、オゾン発生器1の電圧Vozが低下(7−22)し、PT4の二次電圧VPTが低下(7−23)する。整流器5の出力V0も低下(7−24)する。第1の周波数f1である200Hz以上の交流成分をカットする第1の電圧出力回路6の第1の出力電圧V1は、時定数5msecで低下するため、V1=10exp(−t/5msec)(7−25)であり、約20msec後には、前記第1の出力電圧V1は0となる。また、第2の周波数f2である10Hz以上の交流成分をカットする第2の電圧出力回路7の第2の出力電圧V2は、時定数100msecで低下するため、V2=7.5exp(−t/100msec)(7−26)であり、約400msec後には、前記第2の出力電圧V2は0となる。
従って、約400msecの間、第2の電圧出力回路7の第1の出力電圧V1−第1の電圧出力回路6の第2の出力電圧V2=7.5exp(−t/100msec)−10exp(−t/5msec)>0(7−27)であり、この約400msecの間に比較器8の出力はレベルLの信号を出力(7−28)する。この信号によりオゾン発生器1の異常を検出する。このように、実施の形態5では、オゾン発生器1の正常運転時はV2−V1の値が負であり、オゾン発生器1の異常発生時は正となる。
Therefore, the second output voltage V 2 of the second
Next, in (7-21) of FIG. 7, when the glass tube 1a which comprises the
Accordingly, for about 400 msec, the first output voltage V 1 of the second
この実施の形態5では、オゾン発生器1の正常時にV2−V1を−2.5Vの負の電圧に設定しているので、ノイズなどの侵入によりV2−V1が正の電圧になることを抑制出来るため、オゾン発生器1の異常の誤検出を防止する効果がある。
In the fifth embodiment, V 2 −V 1 is set to a negative voltage of −2.5V when the
なお、この実施の形態5で、第2の電圧出力回路7の第2の出力電圧を7.5Vに設定しているのは、第2の電圧出力回路7の第2の出力電圧V2−第1の電圧出力回路6の第1の出力電圧V1を負の電圧−2.5Vにするためであるが、この値は、これまでの経験からみて−2V〜−3Vの範囲が適当である。
In the fifth embodiment, the second output voltage of the second
またさらに実施の形態1〜4における第1,第2の電圧出力回路6,7の直流出力電圧を10Vとしたが、これに限定されるものでなく、一般の制御回路の動作電圧に合わせ、5〜12Vの範囲から選定すればよい。
Furthermore, although the DC output voltage of the first and second
この発明の実施の形態1〜5は、オゾンを用いた水処理分野や一般工業向化学プロセス、半導体装置の酸化膜形成等に利用できる。
1 オゾン発生器、2 周波数変換装置、3 変圧器、4 PT、5 整流回路、
6 第1の電圧出力回路、7 第2の電圧出力回路、8 比較器、9 リレー、
11 表示灯、100 オゾン発生装置。
1 Ozone generator, 2 Frequency converter, 3 Transformer, 4 PT, 5 Rectifier circuit,
6 first voltage output circuit, 7 second voltage output circuit, 8 comparator, 9 relay,
11 Indicator light, 100 Ozone generator.
Claims (8)
前記変圧器とオゾン発生器との間から分岐し、前記オゾン発生器の異常発生時に生じる電圧降下を検知するための、第1の時定数で前記降下する電圧を出力する第1の電圧出力回路、および前記第1の電圧出力回路と並列に設けられ、前記第1の時定数より遅い第2の時定数で前記降下する電圧を出力する第2の電圧出力回路と、前記第1,第2の電圧出力回路に接続された比較器とが設けられており、前記比較器が前記第1の電圧出力回路の第1の出力電圧V1と前記第2の電圧出力回路の第2の出力電圧V2とを比較して、V2>V1となったとき前記オゾン発生器の異常発生信号を出力することを特徴とするオゾン発生装置。 A frequency converter with constant output current control, a transformer that boosts the output voltage of the frequency converter, and an ozone generator that is connected to the transformer and generates ozone when the boosted output voltage is applied. In the ozone generator
A first voltage output circuit that branches from between the transformer and the ozone generator and outputs the voltage that drops with a first time constant for detecting a voltage drop that occurs when an abnormality occurs in the ozone generator. , And a second voltage output circuit that is provided in parallel with the first voltage output circuit and outputs the falling voltage with a second time constant slower than the first time constant; And a comparator connected to the voltage output circuit of the first voltage output circuit. The comparator outputs a first output voltage V1 of the first voltage output circuit and a second output voltage of the second voltage output circuit. by comparing the V 2, an ozone generator and outputs an abnormality occurrence signal of the ozone generator when it becomes V 2> V 1.
前記オゾン発生器の異常発生時に生じる電圧降下を検知するための前記変圧器とオゾン発生器の間から分岐する整流回路と、この整流回路の出力を入力し、第1の周波数f1以上をカットするフィルタと第1の直流電圧V1を出力する第1の電圧出力回路と、この第1の電圧出力回路と並列に設けられ前記整流回路の出力を入力し、前記第1の周波数f1より低い第2の周波数f2以上をカットするフィルタと第2の直流電圧V2を出力する第2の電圧出力回路とが設けられているとともに、前記オゾン発生器が正常運転のときには、前記第1の直流電圧V1=第2の直流電圧V2が出力されるよう設定されており、前記第1,第2の電圧出力回路に接続された比較器が、前記第1の電圧出力回路の出力する第1の直流電圧V1と前記第2の電圧出力回路の出力する第2の直流電圧V2とを比較して、V2>V1となったとき前記オゾン発生器の異常発生信号を出力することを特徴とするオゾン発生装置。 A frequency converter with constant output current control, a transformer that boosts the output voltage of the frequency converter, and an ozone generator that is connected to the transformer and generates ozone when the boosted output voltage is applied. In the ozone generator
A rectifier circuit that branches from between the transformer and the ozone generator for detecting a voltage drop that occurs when an abnormality occurs in the ozone generator, and an output of the rectifier circuit are input, and the first frequency f 1 or higher is cut. a first voltage output circuit for outputting a filter and first DC voltages V 1 to inputs the output of the rectifier circuit is provided in parallel with the first voltage output circuit, than the first frequency f 1 lower with a second filter which cuts the frequency f 2 or more and a second voltage output circuit for outputting the second DC voltage V 2 is provided, when the ozone generator is normal operation, the first DC voltage V 1 = second DC voltage V 2 is set to be output, and a comparator connected to the first and second voltage output circuits outputs the output of the first voltage output circuit. first DC voltages V 1 and the to Comparing the second DC voltage V 2 output from the second voltage output circuit, ozone generator, characterized in that outputs an abnormality occurrence signal of the ozone generator when it becomes V 2> V 1.
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