JP6818958B1 - Multi-unit ozone generator - Google Patents
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Abstract
電源効率の低下あるいは放電ユニットの故障を抑制することができるマルチユニット式オゾン発生器である。放電によってオゾンを発生させ互いに並列接続された複数の放電ユニット(1)と、それぞれの放電ユニット(1)に交流高電圧を印加する高電圧電源(3)と、放電ユニット(1)ごとに設けられそれぞれの放電ユニット(1)を高電圧電源(3)に個別に接続し、定格を超える電流が一定の時間にわたって流れたときに回路を切断して電流を遮断する遮断素子(4)と、それぞれの遮断素子(4)に並列に接続され、キャパシタンスを持った容量補償素子(5)とを備える。It is a multi-unit ozone generator that can suppress a decrease in power efficiency or a failure of the discharge unit. A plurality of discharge units (1) that generate ozone by discharge and are connected in parallel to each other, a high-voltage power supply (3) that applies an AC high voltage to each discharge unit (1), and each discharge unit (1) are provided. Each discharge unit (1) is individually connected to a high-voltage power supply (3), and when a current exceeding the rating flows for a certain period of time, the circuit is cut off to cut off the current. Each blocking element (4) is connected in parallel and includes a capacitance compensating element (5) having a capacitance.
Description
本願は、マルチユニット式オゾン発生器に関するものである。 The present application relates to a multi-unit ozone generator.
オゾン発生器においてオゾンの発生量を調整するために、放電空隙を有する放電ユニットを複数設けたマルチユニット式オゾン発生器が用いられる。従来のマルチユニット式オゾン発生器では、複数の放電ユニットと1つの高電圧電源とを備え、それぞれの放電ユニットが遮断素子であるヒューズを介して高電圧電源に並列に接続されることにより、1つの放電ユニットが故障して場合でも、ヒューズが切断されて故障した放電ユニットが回路から切り離されることで、他の放電ユニットを停止することなくオゾン発生を継続することができた(例えば、特許文献1参照)。 In order to adjust the amount of ozone generated in the ozone generator, a multi-unit ozone generator provided with a plurality of discharge units having discharge voids is used. The conventional multi-unit ozone generator includes a plurality of discharge units and one high-voltage power supply, and each discharge unit is connected in parallel to the high-voltage power supply via a fuse which is a breaking element. Even if one discharge unit fails, the fuse is blown and the failed discharge unit is disconnected from the circuit, so that ozone generation can be continued without stopping the other discharge units (for example, Patent Document). 1).
従来のマルチユニット式オゾン発生器では、放電ユニットが故障して遮断素子であるヒューズが切断されると、高電圧電源に接続されていた放電ユニット全体のインピーダンスが変化するため、電源効率が低下するあるいは放電ユニットが故障するという課題があった。 In the conventional multi-unit ozone generator, when the discharge unit fails and the fuse, which is a breaking element, is blown, the impedance of the entire discharge unit connected to the high-voltage power supply changes, and the power supply efficiency decreases. Alternatively, there is a problem that the discharge unit breaks down.
本願は、上述の課題を解決するためになされたものであり、放電ユニットが故障して遮断素子が切断されたときのインピーダンスの変化が少なく、電源効率の低下あるいは放電ユニットの故障が抑制されるマルチユニット式オゾン発生器を提供することを目的とする。 The present application has been made to solve the above-mentioned problems, and the change in impedance when the discharge unit fails and the breaking element is cut is small, and the decrease in power efficiency or the failure of the discharge unit is suppressed. An object of the present invention is to provide a multi-unit ozone generator.
本願に開示されるマルチユニット式オゾン発生器は、放電によってオゾンを発生させ互いに並列接続された複数の放電ユニットと、それぞれの放電ユニットに交流高電圧を印加する高電圧電源と、放電ユニットごとに設けられそれぞれの放電ユニットを高電圧電源に個別に接続し、定格を超える電流が一定の時間にわたって流れたときに回路を切断して電流を遮断する遮断素子と、それぞれの遮断素子に並列に接続され、キャパシタンスを持った容量補償素子とを備える。 The multi-unit type ozone generator disclosed in the present application includes a plurality of discharge units that generate ozone by discharge and are connected in parallel to each other, a high voltage power supply that applies an AC high voltage to each discharge unit, and each discharge unit. Each discharge unit is individually connected to a high-voltage power supply, and when a current exceeding the rating flows for a certain period of time, the circuit is cut off and the current is cut off, and the cut-off element is connected in parallel. It is provided with a capacitance compensating element having a capacitance.
本願に開示されるマルチユニット式オゾン発生器は、放電によってオゾンを発生させ互いに並列接続された複数の放電ユニットと、それぞれの放電ユニットに交流高電圧を印加する高電圧電源と、放電ユニットごとに設けられそれぞれの放電ユニットを高電圧電源に個別に接続し、定格を超える電流が一定の時間にわたって流れたときに回路を切断して電流を遮断する遮断素子と、それぞれの遮断素子に並列に接続され、キャパシタンスを持った容量補償素子とを備えたので、負荷のインピーダンス変化が抑制され、電源効率の低下あるいは放電ユニットの故障が抑制される。 The multi-unit type ozone generator disclosed in the present application includes a plurality of discharge units that generate ozone by discharge and are connected in parallel to each other, a high-voltage power supply that applies an AC high voltage to each discharge unit, and each discharge unit. Each discharge unit is individually connected to a high-voltage power supply, and when a current exceeding the rating flows for a certain period of time, the circuit is cut to cut off the current, and a cut-off element is connected in parallel to each cut-off element. Since the capacitance compensating element having capacitance is provided, the impedance change of the load is suppressed, and the decrease in power supply efficiency or the failure of the discharge unit is suppressed.
以下、本願を実施するための実施の形態に係るマルチユニット式オゾン発生器について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。 Hereinafter, the multi-unit ozone generator according to the embodiment for carrying out the present application will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1によるマルチユニット式オゾン発生器の構成を示す模式図である。実施の形態1によるマルチユニット式オゾン発生器100は、放電ユニット1と、放熱器2と、高電圧電源3と、遮断素子4と、容量補償素子5と、給電線6と、ヘッダ14、15とを備えている。図1では、ヘッダ14およびヘッダ15は示していない。マルチユニット式オゾン発生器100は複数の放電ユニット1を備えており、それぞれの放電ユニット1は個別の遮断素子4を介して高電圧電源3に接続されており、遮断素子4と並列に容量補償素子5が接続されている。遮断素子4は、例えばヒューズであり、放電ユニット1に定格以下の電流が流れる場合には電流を通過させ、定格を超える電流が一定の時間にわたって流れた場合には回路を切断して電流を遮断する。容量補償素子5は、例えばコンデンサであり、直流的には電気的に絶縁されており、交流的にはキャパシタンスCCに応じた電流を流す。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a multi-unit ozone generator according to the first embodiment. The
図2は、図1におけるA−A断面を示す断面図である。図2では、図1の模式図では示していなかったヘッダ14およびヘッダ15が示されている。放電ユニット1は、外側電極である接地電極10と、誘電体筒11と、内側電極である高圧電極12と、給電端子13と、ヘッダ14、15と、スペーサ16と、導入端子17とを備えている。酸素を含む原料ガス200がヘッダ14を通して放電ユニット1に導入され、オゾンを含んだオゾン含有ガス201が放電ユニット1から取り出されてヘッダ15から放出される。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line AA in FIG. In FIG. 2, a
接地電極10は、円筒状の導電部材である。接地電極10の内部には、絶縁性の誘電体筒11が、接地電極10と誘電体筒11の中心軸が一致するように同心円状に配置されている。誘電体筒11はスペーサ16によって接地電極10の内部に支持されており、接地電極10と誘電体筒11との間に放電空隙18が形成されている。高圧電極12は、誘電体筒11の内面に形成された薄膜状の導電部材である。誘電体筒11の一方の端は、誘電体筒11の内部にガスが通らないように閉じられている。誘電体筒11の他方の端は、高電圧を給電するために開放されている。
The
接地電極10の一方の端には、酸素を含む原料ガス200を放電ユニットに導入するヘッダ14が設けられており、接地電極10の他方の端には、オゾンを含んだオゾン含有ガス201を放電ユニット1から取り出すヘッダ15が設けられている。ヘッダ14およびヘッダ15によって、放電ユニット1は密閉されている。
A
誘電体筒11の解放された側の端部には給電端子13が挿入されており、給電端子13は高圧電極12と電気的に接続されている。給電端子13は、ヘッダ14に設けられた導入端子17と、並列に接続された遮断素子4および容量補償素子5とを介して、高電圧電源3に電気的に接続されており、これによって高電圧電源3から給電端子13を介して高圧電極12に交流高電圧が印加される。高電圧電源3の接地端子は、接地電極10と電気的に接続されている。以上の接続により、接地電極10と誘電体筒11との間の放電空隙18に放電が発生する。
A
放電ユニット1の外側には、放電ユニット1の接地電極10に接して放熱器2が設けられている。放熱器2は、放電で発生した熱を放熱し、接地電極10の温度上昇を抑制する。
A
次に、マルチユニット式オゾン発生器100において原料ガス200からオゾン含有ガス201を生成する様子について説明する。マルチユニット式オゾン発生器100では、原料ガス200が外部からヘッダ14に導入される。ヘッダ14に導入された原料ガス200は、接地電極10と誘電体筒11との間に形成された放電空隙18を通過する。接地電極10と高圧電極12との間に交流高電圧が印加されると、放電空隙18に放電が形成される。放電は、接地電極10と誘電体筒11との間で周方向および軸方向に均一に形成される。原料ガス200が放電空隙18を通過するときに、原料ガス200の中の酸素が放電と接触しオゾンが発生する。原料ガス200がヘッダ14からヘッダ15に向かって放電空隙18を通過する間に、原料ガス200は放電に繰り返し接触し多量のオゾンが発生する。大量のオゾンを含んだオゾン含有ガス201は、ヘッダ15から外部に放出される。
Next, a state in which the ozone-containing
マルチユニット式オゾン発生器100の定格動作時において、電流が一定値に制限される様子について説明する。高電圧電源3によって接地電極10と高圧電極12との間に電圧が印加されて電流が流れると、放電が発生するとともに、絶縁性の誘電体筒11の表面に電荷が蓄積される。一定時間にわたって電流が流れると、誘電体筒11の表面に蓄積された電荷によって、高電圧電源3による電圧と逆方向の電界が放電空隙18に形成され、放電が停止する。その後、高電圧電源3の交流高電圧の極性が反転すると、蓄積された電荷による電界と高電圧電源3による交流高電圧の極性が一致し、再び放電空隙18に放電が形成される。以上のように、誘電体筒11の絶縁性が保たれている定格動作時においては、一定時間にわたって電流が流れると、放電が停止し、その結果として電流が停止するため、電流が一定値に制限される。
A state in which the current is limited to a constant value during the rated operation of the
次に、マルチユニット式オゾン発生器100の放電ユニット1の故障時について説明する。放電ユニット1の故障にはいくつかの種類があるが、その一つとして誘電体筒11の絶縁性の消失がある。誘電体筒11は、経年劣化による破損、電気的、熱的あるいは機械的なダメージによる破損などにより、絶縁性が消失する。誘電体筒11の絶縁性が消失すると、接地電極10と高圧電極12とが接触する、あるいは、接地電極10と高圧電極12との間での放電が発生し、定格よりも高い電流が流れる。このときに、遮断素子4に定格よりも高い電流が流れ、遮断素子4が回路を切断して電流を遮断する。
Next, a failure of the
図3は、実施の形態1によるマルチユニット式オゾン発生器100の等価回路図であり、マルチユニット式オゾン発生器100の動作を比較例と対比して説明するためものである。図4は比較例のマルチユニット式オゾン発生器の等価回路図であり、実施の形態1によるマルチユニット式オゾン発生器100から容量補償素子5を取り除いたものである。図5は遮断素子4の一つが回路を切断したときのマルチユニット式オゾン発生器100の等価回路であり、図6は遮断素子4の一つが回路を切断したときの比較例の等価回路である。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the
図3において、高電圧電源3は、交流低電圧を発生するインバーター31と、交流低電圧を昇圧するトランス32と、複数の放電ユニット1および高電圧電源3の電気整合を調整するリアクトル33とから構成される。図3に示されるような共振型の回路構成の場合、リアクトル33のインダクタンスLと一つの放電ユニット1あたりのキャパシタンスCから決まる回路の式(1)で示される共振周波数ωの付近の周波数で高電圧電源3を駆動することで、電源効率を高めることができる。高電圧電源3の周波数が回路の共振周波数ωに近いほど電源効率は良くなるが、高電圧電源3の周波数を共振周波数ωに近づけると制御が困難となり動作が不安定となるため、高電圧電源3の周波数は共振周波数ωよりも高く設定される。なお、共振周波数ωは、図4に示される比較例のマルチユニット式オゾン発生器においても同じである。
ω=1/√(3LC) (1)In FIG. 3, the high-
ω = 1 / √ (3LC) (1)
図4に示される比較例のマルチユニット式オゾン発生器において放電ユニット1の一つが故障し、故障した放電ユニット1に接続された遮断素子4が切断された場合、図6に示すような等価回路となり、回路の共振周波数は、式(1)に示されたωから式(2)に示されたω’に急激に変化する。
ω’=1/√(2LC) (2)In the multi-unit ozone generator of the comparative example shown in FIG. 4, when one of the
ω'= 1 / √ (2LC) (2)
ここで、ω’と高電圧電源3の周波数との差がωと高電圧電源3の周波数との差よりも大きくなった場合、電源効率が低下する。また、ω’と高電圧電源3の周波数との差がωと高電圧電源3の周波数との差よりも小さくなった場合、放電ユニット1に定格以上の電力が入力されてしまい、放電ユニット1を故障させてしまう。
Here, when the difference between the frequency of ω'and the frequency of the high
一方、図5に示すように、実施の形態1によるマルチユニット式オゾン発生器100の放電ユニット1の一つが故障し、故障した放電ユニット1に接続された遮断素子4が切断された場合、容量補償素子5を介して電流が流れるため、回路の共振周波数は式(1)に示されたωから式(3)に示されたω’’となる。そのため、容量補償素子5のキャパシタンスCCを放電ユニット1のキャパシタンスCに近い値に設定すると、容量補償素子5が無い比較例のマルチユニット式オゾン発生器と比べて共振周波数の変化が小さくなるため、電源効率の低下あるいは放電ユニットの故障を抑制することができる。
ω’’=1/√{L(2C+CC)} (3)On the other hand, as shown in FIG. 5, when one of the
ω'' = 1 / √ {L (2C + CC )} (3)
なお、高電圧電源3はリアクトル33を備えた共振型として説明したが、高電圧電源3は安定して交流高電圧を供給できるものであればよく、例えば非共振型の回路であってもかまわない。また、交流高電圧の波形は、正弦波に限らず、矩形波、三角派、パルスなどでもよい。交流高電圧の大きさおよびデューティ比は、放電空隙18の幅あるいは誘電体筒11の厚さなどの放電ユニット1の構造、原料ガス200の組成などの条件に応じて、決めればよい。交流高電圧の大きさは、1kVから20kVが望ましい。1kVより小さい場合は、安定した放電が形成されない。50kVより大きい場合は、電源装置が大きくなり、さらに大型および高電圧の電気絶縁が必要となるため、製造および保守のコストが増大する。
Although the high-
接地電極10は、導電性材料で構成され、特にステンレス鋼あるいはチタンなどの耐腐食性に優れた金属材料を用いることが望ましい。接地電極10は、機械強度が維持できる範囲で薄くしてもよく、放熱器2の内面に薄膜として形成しても良い。接地電極10を薄くするあるいは薄膜として形成することにより、接地電極10の厚さ方向の熱伝導性が向上し、放電ユニット1の冷却性能が向上する。また、接地電極10が放電空隙18と面している範囲を、耐腐食性に優れた絶縁材料で覆ってもよい。接地電極10を耐腐食性に優れた絶縁材料で覆うことにより、接地電極10に耐腐食性よらず汎用の導電性材料を使用することが可能となり、放電ユニットの製造コストを下げることができる。さらに、接地電極10と放熱器2との間に放熱グリースあるいは伝導性グリースなどを塗ることにより、接地電極10と放熱器2との間に微小な空間ができることを抑制し、接地電極10と放熱器2との間の熱伝導性を高めることができる。
The
誘電体筒11は、絶縁材料で構成されるものであり、例えば、石英、ホウ珪酸ガラス、あるいは、アルミナなどの耐腐食性に優れたセラミックスなどを用いればよい。
The
高圧電極12は、導電性材料で構成されるものであり、特に、誘電体筒11の内面に湿式のコーティング、メッキ、溶射、真空蒸着あるいはスパッタリングなどの方法で形成された導電性薄膜であることが望ましい。これらの方法で高圧電極12を形成することにより、誘電体筒11と高圧電極12を密着させることができ、誘電体筒11と高圧電極12との間での異常放電の発生を抑制することができる。また、高圧電極12を薄膜にすることにより、高圧電極12を軽量で実現することができ、誘電体筒11あるいはスペーサ16に求められる機械強度の条件を緩和することができる。
The high-
給電端子13は、導電性材料で構成されるものであり、特に、ステンレス鋼あるいはチタンなどの耐腐食性に優れた金属材料を用いることが望ましい。給電端子13は、圧着端子、はんだ付け、機械的に接触させるなどの方法によって、高圧電極12に電気的に接続されている。特に、給電端子13の先端を複数の毛を有するブラシ形状とすることで、給電端子13を誘電体筒11に挿入するときに複数個所で高圧電極12と接触し、確実に電気的な接続が実現できる。
The
スペーサ16は、耐腐食性に優れた導電性材料あるいは絶縁材料で構成されるものであり、放電ユニット1の周方向の放電空隙18の幅がおおよそ一定となるように、接地電極10の内側で誘電体筒11を保持するように設けられている。スペーサ16は、例えば、テープ形状とする、あるいは、放電ユニット1の軸に垂直な方向に弾性を有するばねを誘電体筒11の周方向に対称な位置に複数個を配置することにより、放電空隙18の幅のばらつきを抑制することができる。
The
放電空隙18の放電ユニット1の周方向の幅は、0.1mmから10mmとすることが望ましい。0.1mmより小さい場合は、放電ユニット1の周方向に放電空隙18の幅を均一に保つことが困難となり、放電ユニット1の製造コストが増加する。また、10mmより大きい場合は、放電を形成するために高い電圧が必要となる。放電空隙18の幅は、特に、0.2mmから0.6mmとすることが望ましい。放電空隙18の幅を0.6mmより小さくすることにより、接地電極10と誘電体筒11との間に形成される放電空隙18の空間の比表面積が大きくなり、放電ユニット1の冷却効率を高めることができる。
The width of the
原料ガス200は、少なくとも酸素を含んでいればよく、酸素、空気、あるいは、酸素と希ガスあるいは二酸化炭素などの不活性ガスとの混合ガスなどを用いる。放電空隙18に供給する原料ガス200の圧力は、0.05MPaGから0.2MPaGとすることが望ましい。0.05MPaGより小さい場合、酸素分子の数が少ないためにオゾン発生量が低くなる。また、0.2MPaGより大きい場合、原料ガス200の供給装置に求められる吐出圧が高くなり、オゾン発生に必要なコストが高くなる。よって、原料ガス200の圧力を0.05MPaGから0.2MPaGとすることにより、経済的なオゾン発生効率を高めることができる。また、マルチユニット式オゾン発生器を大型化したときに、放電空隙18に供給する原料ガス200の圧力を0.2MPaGよりも小さくすることにより、マルチユニット式オゾン発生器が第二種圧力容器規定に該当しなくなり、制約が軽減されて取り扱いが容易になる。
The
ヘッダ14およびヘッダ15は、耐腐食性に優れた導電性材料あるいは絶縁材料で構成される。ヘッダ14およびヘッダ15によって放電ユニット1を密閉する必要があるため、ヘッダ14およびヘッダ15は加工性に優れたステンレス鋼あるいはフッ素樹脂などを使用することが望ましい。ヘッダ14およびヘッダ15にステンレス鋼などの導電性材料を用いる場合は、高圧電極12とヘッダ14との間および高圧電極12とヘッダ15との間に放電が発生しないように、高圧電極12とヘッダ14との間および高圧電極12とヘッダ15との間に絶縁距離を確保する。ヘッダ14およびヘッダ15にフッ素樹脂などの絶縁材料を用いる場合は、高圧電極12とヘッダ14との間および高圧電極12とヘッダ15との間に放電は発生しないので、ヘッダ14およびヘッダ15をコンパクトにすることができる。
The
導入端子17は、ヘッダ14の内部の気密性を保ちつつ、高電圧電源3と給電端子13とを電気的に接続する端子である。導入端子17は、一般的な導電性材料、碍子およびパッキンなどで構成される電圧導入端子を用いることができる。
The
実施の形態1によるマルチユニット式オゾン発生器100においては、ヘッダ14からヘッダ15に向かって一方向に原料ガス200を流しているため、放電空隙18で発生したオゾンは常にヘッダ15に向かって流れる。したがって、放電ユニット1の内部にオゾンが存在するときに常に原料ガス200を放電ユニット1の内部に供給することにより、ヘッダ14および導入端子17のオゾンによる腐食を防ぐことができる。また、放電ユニット1の内部にオゾンが存在するときに常に原料ガス200を放電ユニット1の内部に供給することにより、ヘッダ14および導入端子17に耐腐食性に優れた材料を用いる必要がなくなるため、ヘッダ14および導入端子17を低いコストで作ることができる。
In the
放熱器2は、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた導電性材料を用いることが望ましい。特に、安価で加工性に優れたアルミニウムを用いることにより、放熱器2の製造コストを低くすることができる。また、放熱器2を導電性材料で構成した場合、接地電極10と放熱器2とを電気的に接続し、高電圧電源3の接地端子と放熱器2とを電気的に接続することにより、高電圧電源3の接地端子と接地電極10とが電気的に接続されるため、高電圧電源3の接地端子と接地電極10とを直接に接続する電気配線が不要となる。放熱器2は、自然冷却でもよく、図示しない冷却器から冷媒を送出することによって強制冷却してもよい。放熱器2の内部に冷媒の流路を設けて、冷媒の流路に冷媒を流してもよい。冷媒を用いて放熱器2を強制的に冷却した場合、接地電極10を低温に維持しオゾン発生効率を向上させることができる。また、放熱器2の表面に黒色の塗装あるいは黒アルマイト加工などの処理を行うことにより、放熱器2の表面の熱輻射を促進し放電ユニット1の冷却性能を向上させることができる。
It is desirable to use a conductive material having excellent thermal conductivity such as aluminum for the
また、放熱器2を耐腐食性に優れた導電性材料で構成することにより、放熱器2と接地電極10とを兼用する一つの部材としてもよい。放熱器2と接地電極10とを兼用する一つの部材とすることにより、高い熱伝導性を実現できるとともに、マルチユニット式オゾン発生器の部品点数が削減され製造コストを低くすることができる。放熱器2を一般的な導電性材料で構成する場合は、放熱器2が放電空隙18と接する範囲に耐腐食性に優れた絶縁材料で被覆することにより、放熱器2と接地電極10とを兼用することができる。
Further, by forming the
容量補償素子5は、真空コンデンサ、オイルコンデンサ、セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサ、マイカコンデンサまたはタンタルコンデンサなどの高電圧コンデンサを用いることができる。特に、セラミックコンデンサあるいはマイカコンデンサを使用すると、充電エネルギー密度を高めることができ、マルチユニット式オゾン発生器を小さくすることができる。また、本明細書の図面において容量補償素子5を一つの記号で示しているが、複数のコンデンサを直列あるは並列に接続したものを用いてもよい。
As the
遮断素子4は、放電ユニット1に定格以下の電流が流れる場合は低抵抗に電流を通過させ、定格を超える電流が一定の時間にわたって流れた場合は電流を遮断するものであればよく、ヒューズ、配電用遮断器、サーモスタットあるいはリセッタブルヒューズなどを用いればよい。遮断素子4として溶断式のヒューズを用いることにより、放電ユニット1が故障した場合に確実に電流を遮断することができる。遮断素子4として、配電用遮断器、サーモスタットあるいはリセッタブルヒューズを用いた場合は、電流を遮断した後であっても再び使用することができる。
The breaking
以上のように、実施の形態1によるマルチユニット式オゾン発生器は、放電によってオゾンを発生させ互いに並列接続された複数の放電ユニット1と、それぞれの放電ユニット1に交流高電圧を印加する高電圧電源3と、放電ユニット1ごとに設けられそれぞれの放電ユニット1を高電圧電源3に個別に接続し、定格を超える電流が一定の時間にわたって流れたときに回路を切断して電流を遮断する遮断素子4と、それぞれの遮断素子4に並列に接続され、キャパシタンスを持った容量補償素子5とを備えたので、遮断素子4が動作した場合でも容量補償素子5によって負荷のインピーダンス変化が抑制され、電源効率の低下あるいは放電ユニット1の故障が抑制される。
As described above, the multi-unit type ozone generator according to the first embodiment has a plurality of
実施の形態2.
図7は、実施の形態2によるマルチユニット式オゾン発生器の構成を示す模式図である。図7におけるマルチユニット式オゾン発生器100aは、容量補償素子5aが直列に接続されたコンデンサ51および抵抗52で構成されていることが実施の形態1によるマルチユニット式オゾン発生器100と異なっている。図8は、マルチユニット式オゾン発生器における周波数と電力の関係を示した図である。実線で示した曲線は、実施の形態1によるマルチユニット式オゾン発生器100の特性を示している。実施の形態1によるマルチユニット式オゾン発生器100では、容量補償素子5に抵抗を設けていないためQ値が高く、電力が定格電力以上となる周波数の幅である動作範囲が狭い。一方、破線で示した曲線は、実施の形態2によるマルチユニット式オゾン発生器100aの特性を示している。実施の形態2によるマルチユニット式オゾン発生器100aでは、容量補償素子5aに抵抗52を設けたためにQ値が低く、電力が定格電力以上となる周波数の幅である動作範囲が広くなる。その結果、実施の形態2によるマルチユニット式オゾン発生器100aにおいて遮断素子4が動作した場合に高電圧電源3の動作を安定させることができる。
FIG. 7 is a schematic view showing the configuration of the multi-unit ozone generator according to the second embodiment. The
抵抗52は、一般的な抵抗素子を用いればよく、例えば、炭素被膜抵抗、金属皮膜抵抗、箔抵抗、巻き線抵抗、セメント抵抗あるいはホーロー抵抗を用いればよい。また、抵抗52として内部インダクタンスの小さい無誘導抵抗を用いると、容量補償素子5aによる効果を低下させることがなく、浮遊容量との共振も起こりにくくなる。一方、抵抗52として内部インダクタンスの大きい無誘導抵抗を用いると、遮断素子4が動作したときに流れる瞬間的なパルス電流を抑制して容量補償素子5aを保護することができる。
As the
実施の形態3.
図9は、実施の形態3によるマルチユニット式オゾン発生器の構成を示す模式図である。図9におけるマルチユニット式オゾン発生器100bは、容量補償素子5bが直列に接続されたコンデンサ51および第2遮断素子53で構成されていることが実施の形態1によるマルチユニット式オゾン発生器100と異なっている。実施の形態3によるマルチユニット式オゾン発生器100bでは、容量補償素子5bに第2遮断素子53を設けたため、コンデンサ51が故障によって短絡した場合に第2遮断素子53が回路を遮断するため、マルチユニット式オゾン発生器100bを停止することなくオゾン発生を継続することができる。
FIG. 9 is a schematic view showing the configuration of the multi-unit ozone generator according to the third embodiment. The
実施の形態4.
図10は、実施の形態4によるマルチユニット式オゾン発生器の構成を示す模式図である。図10におけるマルチユニット式オゾン発生器100cは、容量補償素子5を流れる電流を検出する電流検知器7を備えていることが実施の形態1によるマルチユニット式オゾン発生器100と異なっている。電流検知器7は、電流検知部71および電流値表示部72を備えている。電流検知部71は、容量補償素子5を流れる電流の大きさに応じた信号を電流値表示部72に出力する。電流値表示部72は、電流検知部71から取得した信号をもとに、容量補償素子5を流れる電流の大きさを表示する。実施の形態4によるマルチユニット式オゾン発生器100cでは、電流検知器7を設けたため、マルチユニット式オゾン発生器100cを停止させることなく遮断素子4が動作したことを検知することができる。遮断素子4が動作したことを検知したときに故障した放電ユニット1を早期に修理することにより、マルチユニット式オゾン発生器100cの寿命を延ばすことができる。
FIG. 10 is a schematic view showing the configuration of the multi-unit ozone generator according to the fourth embodiment. The
電流検知部71は、一般的な電流検知方式を用いることができ、例えば、容量補償素子5に電流が流れることによって発生する磁界を検出してもよく、容量補償素子5で生じる電圧降下を検出してもよい。特に、容量補償素子5に電流が流れることによって発生する磁界を検出する場合は、容量補償素子5あるいは給電線6に接することなく電流を検出できるため、絶縁設計が容易となる。
The
なお、電流検知器7は容量補償素子5を流れる電流を検出するとしたが、実施の形態2の図7に示す容量補償素子5aを流れる電流を検出しても良く、実施の形態3の図9に示す容量補償素子5bを流れる電流を検出しても良い。これらの場合は、実施の形態2に示した効果あるいは実施の形態3に示した効果が得られるとともに、マルチユニット式オゾン発生器を停止させることなく遮断素子4が動作したことを検知することができ、遮断素子4が動作したことを検知したときに故障した放電ユニット1を早期に修理することによりマルチユニット式オゾン発生器の寿命を延ばすことができる。
Although the
本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、1つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。Although various exemplary embodiments are described in the present application, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are limited to the application of the particular embodiment. Rather, it is applicable to embodiments alone or in various combinations.
Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the techniques disclosed in the present application. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.
1 放電ユニット、2 放熱器、3 高電圧電源、4 遮断素子、5、5a、5b 容量補償素子、6 給電線、7 電流検知器、10 接地電極、11 誘電体筒、12 高圧電極、13 給電端子、14、15 ヘッダ、16 スペーサ、17 導入端子、18 放電空隙、51 コンデンサ、52 抵抗、71 電流検知部、72 電流値表示部、100、100a、100b、100c マルチユニット式オゾン発生器、200 原料ガス、201 オゾン含有ガス。 1 Discharge unit, 2 Dissipator, 3 High voltage power supply, 4 Breaking element, 5, 5a, 5b Capacity compensating element, 6 Power supply line, 7 Current detector, 10 Ground electrode, 11 Dielectric cylinder, 12 High voltage electrode, 13 Power supply Terminals, 14, 15 headers, 16 spacers, 17 introduction terminals, 18 discharge voids, 51 capacitors, 52 resistors, 71 current detectors, 72 current value displays, 100, 100a, 100b, 100c multi-unit ozone generators, 200 Source gas, 201 ozone-containing gas.
Claims (5)
それぞれの前記放電ユニットに交流高電圧を印加する高電圧電源と、
前記放電ユニットごとに設けられそれぞれの前記放電ユニットを前記高電圧電源に個別に接続し、定格を超える電流が一定の時間にわたって流れたときに回路を切断して電流を遮断する遮断素子と、
それぞれの前記遮断素子に並列に接続され、キャパシタンスを持った容量補償素子とを備えたことを特徴とするマルチユニット式オゾン発生器。Multiple discharge units that generate ozone by discharge and are connected in parallel with each other,
A high-voltage power supply that applies an AC high voltage to each of the discharge units,
A breaking element provided for each discharge unit, each of which is individually connected to the high-voltage power supply, and which cuts off the circuit to cut off the current when a current exceeding the rating flows for a certain period of time.
A multi-unit ozone generator characterized by being connected in parallel to each of the blocking elements and provided with a capacitance compensating element having a capacitance.
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