JP6896200B1 - Ozone generator - Google Patents
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Abstract
原料ガスから放電によりオゾンを発生させる放電ユニット(201〜204)を複数個内包する放電モジュール(101〜104)が、積層方向(Y)に複数個積層して配置され、各放電モジュール(101〜104)には、各放電モジュール(101〜104)内の全放電ユニット(201〜204)の放電を制御する放電制御部(401〜404)がそれぞれ設置され、放電ユニット(201〜204)に電圧を印加して放電を形成する電源部(3)と、冷媒を送出して各放電ユニット(201〜204)を冷却する冷却部(5)とを備え、冷却部(5)は、積層方向(Y)の一端側に設置され、放電モジュール(101〜104)の積層方向(Y)と同一方向に冷媒を送出する。A plurality of discharge modules (101 to 104) including a plurality of discharge units (201 to 204) that generate ozone by discharging from the raw material gas are stacked and arranged in the stacking direction (Y), and each discharge module (101 to 104) is arranged. In 104), discharge control units (401 to 404) that control the discharge of all the discharge units (201 to 204) in each discharge module (101 to 104) are installed, and the discharge units (201 to 204) have a voltage. A power supply unit (3) for forming a discharge by applying a discharge unit and a cooling unit (5) for delivering a discharge to cool each discharge unit (201 to 204), and the cooling unit (5) is provided in a stacking direction (5). It is installed on one end side of Y) and delivers the refrigerant in the same direction as the stacking direction (Y) of the discharge modules (101 to 104).
Description
本願は、オゾン発生装置に関するものである。 The present application relates to an ozone generator.
オゾン(O3)は強い酸化力を有し、その強い酸化力を利用して上下水処理等の水環境浄化、殺菌滅菌、脱臭、および半導体洗浄等、多岐に亘る分野で利用されている。近年の環境意識の高まりおよび電子機器の需要増加に伴い、コンパクトかつ多量のオゾンを発生可能なオゾン発生装置の需要が高まっている。オゾンを工業的に発生する方法としては、酸素(O2)または酸素を含む原料ガスを放電空隙に供給し、放電空隙に高電圧を印加して無声放電を発生し、この放電エネルギーによりオゾンを生成する方法が一般的である。 Ozone (O3) has a strong oxidizing power, and is used in a wide range of fields such as water environment purification such as water and sewage treatment, sterilization and sterilization, deodorization, and semiconductor cleaning by utilizing the strong oxidizing power. With the recent increase in environmental awareness and the increase in demand for electronic devices, the demand for compact ozone generators capable of generating a large amount of ozone is increasing. As a method of industrially generating ozone, oxygen (O2) or a raw material gas containing oxygen is supplied to a discharge void, a high voltage is applied to the discharge void to generate silent discharge, and ozone is generated by this discharge energy. The method of doing is common.
しかし従来のオゾン発生装置では、投入電力のうちオゾン生成に寄与するエネルギーが10%程度であり、残りの90%は放電空隙に熱として放出される。ここで、放出された熱により放電空隙が高温になると、発生したオゾンが熱分解されオゾンの発生効率が低下する。そこで、水または空気などの冷媒を用いて放電空隙を冷却する手法が用いられている。 However, in the conventional ozone generator, about 10% of the input power contributes to ozone generation, and the remaining 90% is released as heat to the discharge void. Here, when the discharge void becomes high in temperature due to the released heat, the generated ozone is thermally decomposed and the ozone generation efficiency is lowered. Therefore, a method of cooling the discharge voids using a refrigerant such as water or air is used.
放電空隙の温度は冷媒による冷却能力と放電に投入される電力のバランスで決まることから、空隙単位容積あたりに投入可能な放電電力およびオゾン発生量には上限がある。このため、所望するオゾン発生量を得るため、一般にオゾン発生装置内に複数の放電ユニットが設けられる。また、放電ユニットの冷却性能は放電ユニットと冷媒の接触面積に依存する。従って、高い冷却性能を得るには放電ユニットの間隔を空けることが好ましいが、これは装置寸法の増大につながる。すなわち装置寸法と冷却性能はトレードオフの関係にある。 Since the temperature of the discharge void is determined by the balance between the cooling capacity of the refrigerant and the electric power input to the discharge, there is an upper limit to the discharge electric power and the amount of ozone generated per unit volume of the void. Therefore, in order to obtain a desired ozone generation amount, a plurality of discharge units are generally provided in the ozone generator. Further, the cooling performance of the discharge unit depends on the contact area between the discharge unit and the refrigerant. Therefore, in order to obtain high cooling performance, it is preferable to space the discharge units, which leads to an increase in the size of the device. That is, there is a trade-off relationship between device dimensions and cooling performance.
従来は、複数の放電ユニットと、放電ユニットに高電圧を印加する高電圧電源と、冷媒を送出して放電ユニットを冷却する冷却器とを備えるオゾン発生装置、および複数のオゾン発生モジュールを備えたマルチモジュール式オゾン発生装置が開示されている。そして、複数の円柱状の放電ユニットが円柱の軸に平行な配列方向に配列され、放電ユニットの配列方向に冷媒が送出される。複数の放電ユニットは並列に高電圧電源に接続されている。これにより、オゾン生成量を増やすために放電ユニットの数を増やした場合でもオゾン発生装置の大型化を抑制している(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an ozone generator including a plurality of discharge units, a high-voltage power source that applies a high voltage to the discharge unit, and a cooler that sends out a refrigerant to cool the discharge unit, and a plurality of ozone generation modules are provided. A multi-module ozone generator is disclosed. Then, a plurality of cylindrical discharge units are arranged in an arrangement direction parallel to the axis of the cylinder, and the refrigerant is delivered in the arrangement direction of the discharge units. A plurality of discharge units are connected to a high voltage power supply in parallel. As a result, even when the number of discharge units is increased in order to increase the amount of ozone generated, the size of the ozone generator is suppressed (see, for example, Patent Document 1).
従来のマルチモジュール式のオゾン発生装置では、各モジュールに高電圧電源と冷却器とが備えられており、モジュール毎に独立にオゾン発生と放電ユニットの冷却が行われていた。そのため、例えば1つのモジュールが停止した場合、他のモジュールの運転に影響することなく、停止したモジュール分のオゾン生成量が低下する。すなわち、オゾン発生装置の全体としての空間利用率が低下するという問題点があった。 In the conventional multi-module ozone generator, each module is equipped with a high-voltage power supply and a cooler, and ozone generation and discharge unit cooling are performed independently for each module. Therefore, for example, when one module is stopped, the amount of ozone generated by the stopped module is reduced without affecting the operation of the other modules. That is, there is a problem that the space utilization rate of the ozone generator as a whole is lowered.
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、複数の放電モジュールを備えるオゾン発生装置において、ある放電モジュールが停止した場合においても、オゾン発生量の低下を抑制し、装置の空間を有効に活用できるオゾン発生装置を提供することを目的とする。 The present application discloses a technique for solving the above-mentioned problems, and in an ozone generator including a plurality of discharge modules, suppresses a decrease in the amount of ozone generated even when a certain discharge module is stopped. The purpose is to provide an ozone generator that can effectively utilize the space of the device.
本願に開示されるオゾン発生装置は、
原料ガスから放電によりオゾンを発生させる放電ユニットを複数個内包する放電モジュールが、積層方向に複数個積層して配置され、
各前記放電モジュールには、全前記放電ユニットの放電を制御する放電制御部がそれぞれ設置され、
前記放電ユニットに電圧を印加して前記放電を形成する電源部と、
冷媒を送出して各前記放電ユニットを冷却する冷却部とを備え、
前記冷却部は、積層方向の一端側に設置され、前記放電モジュールの積層方向と同一方向に冷媒を送出するものである。The ozone generator disclosed in the present application is
A plurality of discharge modules containing a plurality of discharge units that generate ozone by discharging from the raw material gas are stacked and arranged in the stacking direction.
Each of the discharge modules is provided with a discharge control unit that controls the discharge of all the discharge units.
A power supply unit that applies a voltage to the discharge unit to form the discharge,
It is provided with a cooling unit that sends out refrigerant to cool each of the discharge units.
The cooling unit is installed on one end side in the stacking direction, and delivers the refrigerant in the same direction as the stacking direction of the discharge module.
本願に開示されるオゾン発生装置によれば、
複数の放電モジュールを備えるオゾン発生装置において、ある放電モジュールが停止した場合においても、オゾン発生量の低下を抑制し、装置の空間を有効に活用できる。According to the ozone generator disclosed in the present application
In an ozone generator including a plurality of discharge modules, even when a certain discharge module is stopped, it is possible to suppress a decrease in the amount of ozone generated and effectively utilize the space of the device.
本願は、例えば、水処理設備等に利用されるオゾン化ガスを工業的に生成するオゾン発生装置に関するものである。尚、以下の実施の形態では、オゾン発生装置は、原料ガスとして酸素(O2)ガスを供給して放電によりオゾン(O3)ガスを生成する場合について説明するが、これ以外のオゾン発生装置、例えば、排ガス処理装置についても同様に本願は適用可能である。 The present application relates to, for example, an ozone generator that industrially generates ozone gas used in water treatment equipment and the like. In the following embodiment, the case where the ozone generator supplies oxygen (O2) gas as a raw material gas and generates ozone (O3) gas by electric discharge will be described, but other ozone generators, for example, Similarly, the present application can be applied to an exhaust gas treatment device.
実施の形態1.
図1は実施の形態1によるオゾン発生装置の構成を示す図である。図2Aは図1に示したオゾン発生装置のA−A線方向から見た構成を示す断面図である。図2Bは図2Aに示したオゾン発生装置の矢印Bの方向から矢視した構成を示す図である。図3Aは図1に示したオゾン発生装置の1台の放電モジュールの構成を示す斜視図である。図3Bは図3Aに示した放電モジュールの構成を示す上面図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an ozone generator according to the first embodiment. FIG. 2A is a cross-sectional view showing the configuration of the ozone generator shown in FIG. 1 as viewed from the direction AA. FIG. 2B is a diagram showing a configuration seen from the direction of arrow B of the ozone generator shown in FIG. 2A. FIG. 3A is a perspective view showing the configuration of one discharge module of the ozone generator shown in FIG. FIG. 3B is a top view showing the configuration of the discharge module shown in FIG. 3A.
図1において、オゾン発生装置100は、複数、図では4個の放電モジュール101、102、103、104(以下、これらを総称して示す場合には、放電モジュール1と示す。)を積層方向Yに積層して配置される。各放電モジュール1は、積層方向Yに直交する直交方向Xに並ぶ複数、図では4個の放電ユニット201、202、203、204(以下、これらを総称して示す場合には、放電ユニット2と示す。)を有する。4個の放電ユニット201、202、203、204は、直交方向Xにあらかじめ設定された間隔を隔てて並んで配置される。また、放電ユニット201、202、203、204は後述にて説明するが、円柱状にて形成されており、円柱の軸が同軸方向に配置される。尚、放電モジュール1の積層個数、および、放電モジュール1の放電ユニット2の個数は、4個に限られるものはなく、複数個であれば同様に行うことができる。
In FIG. 1, the
さらに、各放電モジュール1内には、放電ユニット201、202、203、204に電圧を印加して放電を形成する電源部としての高電圧電源301、302、303、304(以下、これらを総称して示す場合には、高電圧電源3と示す。また、以下の実施の形態においては、高電圧電源が1台の場合においても高電圧電源3と示す。)と、全放電ユニット201、202、203、204の放電を制御する放電制御部としてのスイッチ素子401、402、403、404(以下、これらを総称して示す場合には、スイッチ素子4と示す。)とをそれぞれ備える。そして、各放電モジュール101、102、103、104内の全放電ユニット201、202、203、204は、各スイッチ素子401、402、403、404に並列に接続される。冷却部である送風ファン5は、オゾン発生装置100の積層方向Yの一端側Y1、ここでは最上部に設置される。よって、送風ファン5は、積層方向Yの一端側Y1から他端側Y2に向かって、冷媒としての冷却空気6を放電ユニット2に送出して冷却する。
Further, in each
図2において、放電ユニット2は、原料ガスとしての酸素ガスから放電によりオゾンを発生させるものである。具体的に、放電ユニット2は、ガラス管10と、外周電極8と、ヒートシンク7と、導電層11と、給電部12とを備える。ガラス管10は、積層方向Yと直交方向Xと直交する軸方向Zに軸を有する円柱状にて形成され、一端が塞がれ形成される。また、ガラス管10の内面には導電層11が形成され、軸方向Zの他端の塞がれていない側近傍には給電部12が設置される。外周電極8は、ガラス管10と放電空隙9を保持して設置される。ヒートシンク7は、外周電極8の外面を覆うように設置される。高電圧電源3の出力の一方がスイッチ素子4を介して給電部12に接続され、もう一方は外周電極8に接続される。放電に曝される酸素ガスは放電空隙9の軸方向Zの一方の端部から他方の端部へと流れる。
In FIG. 2, the
本実施の形態1のオゾン発生装置100は、4個の放電モジュール1を有しているため、同様の形状を有する放電ユニット2を合計16個備える。また、図3A、図3Bに示すように、4個の放電ユニット2を備えた1台の放電モジュール1の外観は、図に示したように形成されている。そして、図3に示したような放電モジュール1が、図1に示したように積層方向Yに積層して配置される。そして、図3に示すように、直交方向Xに隣接する放電ユニット2間は、あらかじめ設定された間隔を隔てて配置されており、直交方向Xに隣接する放電ユニット2間は、積層方向Yにおいて貫通して形成される。よって、直交方向Xに隣接する放電ユニット2間には、冷却空気6が積層方向Yにおいて通過可能である。
Since the
次に、上記のように構成された実施の形態1のオゾン発生装置100の動作について説明する。まず、外部から放電ユニット2のそれぞれに酸素ガスを供給する。次に、送風ファン5を動作させ、オゾン発生装置100内において冷却空気6を積層方向Yの一端側Y1から他端側Y2に流す。そして、全ての高電圧電源3を駆動させ、全てのスイッチ素子4をONすることで全ての放電ユニット2に高電圧を印加し、放電空隙9に放電を発生させる。これにより、原料ガスである酸素ガスの一部がオゾンへと変換される。
Next, the operation of the
このように、各放電モジュール1に内包される放電ユニット2の放電は、同一の放電モジュール1に備えられる高電圧電源3とスイッチ素子4とにより生成制御される。例えば、放電モジュール101においては、高電圧電源301を駆動させスイッチ素子401をONすることで、放電モジュール101内の放電ユニット201、202、203、204の全てに放電が生成される。放電で生じた熱の一部が冷却空気6によりヒートシンク7から除去されることで、放電モジュール101内の放電ユニット201、202、203、204の過熱が抑制される。
In this way, the discharge of the
そして、冷却空気6は、一端側Y1に位置する放電モジュール104から他端側Y2の放電モジュール101に向けて一連の流れを形成する。このため、放電モジュール104を通過する際の冷却空気6の温度が最も低く、下流に進むに従って温度が上昇し、放電モジュール101を通過する際の温度が最も高くなる。このため、冷却空気6による冷却能力は、放電モジュール104において最も高く、下段に位置する放電モジュールほど低下する。
Then, the cooling
次に、いずれかの放電ユニット2の動作が停止した場合のオゾン発生について説明する。例えば、放電モジュール104内のいずれかの放電ユニット2の不具合、あるいはオゾン需要の減少により放電モジュール104を停止させた場合を想定する。この場合、冷却空気6の温度は、放電モジュール104を通過しても、放電モジュール104内の放電ユニット2が駆動していないため発熱源がなく上昇しない。従って、下段に位置する放電モジュール103、102、101を通過する冷却空気6の温度は、放電モジュール104が駆動している場合と比較して低くなる。
Next, ozone generation when the operation of any of the
このため放電モジュール104が停止した際の放電モジュール103、102、101の冷却は向上し、それによりオゾン発生性能は、放電モジュール104が稼働している場合と比較して高くなる。結果的に、オゾン発生装置100全体としては、放電モジュール104停止によるオゾン発生量の低下が、本実施の形態1を適用しない場合と比較して抑制される。
Therefore, the cooling of the
実施の形態1では、各放電モジュール101、102、103、104に対して独立した高電圧電源301、302、303、304が接続されている。このため、高電圧電源301、302、303、304の動作条件を個別に制御できる。例えば、冷却空気6の流れの一端側Y1から他端側Y2に向けて、放電モジュール1に供給される電力が低下するように動作することも可能である。この場合、冷却空気6の他端側Y2における放電モジュール101の放電ユニット201、202、203、204の過熱を抑制し、オゾン発生装置100全体としてのオゾン発生性能を向上できる。
In the first embodiment, independent high-
尚、高電圧電源3は安定して交流高電圧が発生できればよく、正弦波に限らず、矩形、三角、パルスなどの波形であってもよい。また、交流高電圧の電圧波高値およびデューティ比などは、放電空隙9の幅またはガラス管10の厚さなど放電ユニット2の構造、原料ガスの組成等の諸条件に応じて適宜決定できる。一般に、電圧波高値は1kV〜20kVが望ましい。1kV以下では安定した放電が形成されず、また50kV超とするには、電源の大型化および電気絶縁の高度化が必要になり、製造および保守のコストが著しく増大する。
The high
外周電極8は導電性材料で構成され、特にステンレス鋼また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。外周電極8は、その機械強度が維持できる範囲で薄くできる。外周電極8を薄くすることで、外周電極8の厚さ方向の熱伝導を促進し、放電ユニット2の冷却性能を向上できる。また、外周電極8の放電空隙9と面している範囲を耐食性に優れた絶縁材料で被覆することもできる。外周電極8を耐腐食性に優れた絶縁材料で被覆することで、外周電極8に耐腐食性の劣る汎用の導電性材料を使用でき、放電ユニット2の製造コストを低下できる。
The outer
また、外周電極8とヒートシンク7との間に放熱グリースまたは伝導性グリースなどを塗布することで、外周電極8とヒートシンク7との間に微小な空隙ができるのを抑制し、外周電極8とヒートシンク7との間の熱伝導を向上できる。
Further, by applying thermal grease or conductive grease between the outer
ガラス管10としては例えば石英、ホウ珪酸のガラスを用いることができる。また、必ずしもガラスである必要はなく、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ることができる。
As the
導電層11は導電性材料で構成され、特にガラス管10の内面に湿式のコーティングまたはメッキ、溶射、真空蒸着、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。これらの方法で導電層11を形成することで、ガラス管10と導電層11とを密着でき、ガラス管10と導電層11との間での異常放電の発生を抑制できる。また、薄膜の導電層11とすることで、導電層11の重量を削減できる。
The
給電部12は導電性材料で構成され、特にステンレス鋼また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。特に、給電部12の先端を複数の毛を有するブラシ形状とすることで、給電部12をガラス管10に挿入した際に複数個所で導電層11と給電部12が接触し、より確実に電気的な接続が確保できるため好ましい。放電ユニット2と高電圧電源3との接続において、導電層11に高電圧を印加し外周電極8を接地すると、導電層11(高電圧印加部)が外周電極8で覆われるため好適である。但し、接続を逆にしても動作上は問題ない。
The
放電空隙9の幅は0.1mm〜10mmとすることが望ましい。0.1mm以下では、放電ユニット2の周方向に放電空隙9の幅を均一に保つことが困難になり、放電ユニット2の製造コストが増加する。また、10mm以上では放電を形成するために高い電圧が必要になり、製造コストが増加する。放電空隙9の幅は、特に0.2mm〜0.6mmとすることが好ましい。放電空隙9の幅を0.6mm以下に設定することにより、放電空隙9の比表面積が増加し、放電空隙9の冷却効率を向上できる。
The width of the
上記例においては、原料ガスとして酸素ガスを例に示したが、これに限られることはなく、原料ガスとして少なくとも酸素を含んでいればよく、空気、または、酸素、または、希ガスまたは二酸化炭素などの不活性ガスと酸素との混合ガスなどが用いられる。放電空隙9に供給する原料ガスの圧力は0.05MPaG〜0.2MPaGとすることが望ましい。0.05MPaG以下では酸素分子の数が少なく、オゾン発生量が低下する。また、0.2MPaG以上では、外部に設置される原料ガスの供給装置に求められる吐出圧が高くなり、オゾン発生コストが増加する。
In the above example, oxygen gas is shown as an example as the raw material gas, but the present invention is not limited to this, and it is sufficient that the raw material gas contains at least oxygen, and air, oxygen, or a rare gas or carbon dioxide. A mixed gas of an inert gas such as oxygen and oxygen is used. The pressure of the raw material gas supplied to the
原料ガスの圧力を0.05MPaG〜0.2MPaGとすることで、経済的にオゾン発生効率を向上できる。また、オゾン発生装置100を大型化した際にも、0.2MPaG未満とすることで、オゾン発生装置100が“第2種圧力容器規定”に該当しなくなり、法令上の制約が軽減されて取り扱いが容易になるなどの利点もある。
By setting the pressure of the raw material gas to 0.05 MPaG to 0.2 MPaG, the ozone generation efficiency can be economically improved. In addition, even when the
ヒートシンク7は熱伝導性に優れた材料で構成され、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好ましい。特に、安価で加工性に優れたアルミニウムを利用することで、ヒートシンク7の製造コストを低下できる。また、ヒートシンク7を導電性材料で構成した場合、外周電極8とヒートシンク7とを電気的に接続して同電位に保つことで、高電圧電源3の接地電位をヒートシンク7に接続することで、外周電極8を高電圧電源3の接地電位と同電位にできる。
The heat sink 7 is made of a material having excellent thermal conductivity, and it is preferable to use a conductive material having excellent thermal conductivity such as aluminum. In particular, the manufacturing cost of the heat sink 7 can be reduced by using aluminum which is inexpensive and has excellent workability. Further, when the heat sink 7 is made of a conductive material, the outer
ヒートシンク7の表面に黒色の塗装または黒アルマイト加工などの処理を行ってもよい。ヒートシンク7の表面を黒色とすることで、表面の熱輻射を促進し、放電ユニット2の冷却性能を向上できる。また、ヒートシンク7を耐腐食性に優れた導電性材料で構成することで、外周電極8とヒートシンク7を一体で形成できる。外周電極8とヒートシンク7を一体で形成することで、外周電極8とヒートシンク7との間の熱伝導を高めることができるとともに、オゾン発生装置100の部品を削減し、製造コストを低下できる。
The surface of the heat sink 7 may be treated with black coating or black alumite processing. By making the surface of the heat sink 7 black, heat radiation on the surface can be promoted and the cooling performance of the
ヒートシンク7に耐腐食性の劣る汎用の導電性材料を使用する場合であっても、放電空隙9と対向する面の範囲を耐食性に優れた絶縁材料で被覆することで、外周電極8とヒートシンク7とを兼用できる。
Even when a general-purpose conductive material having inferior corrosion resistance is used for the heat sink 7, the outer
スイッチ素子4は高電圧電源3と放電ユニット2の電気接続を開閉できればよく、メカニカルスイッチまたは半導体スイッチ、または、ヒューズを用いることができる。また、高電圧電源3とスイッチ素子4は必ずしも独立に設ける必要はなく、放電生成を制御できればよい。例えば高電圧電源3に含まれるインバータを操作することで放電生成を制御できる。本実施の形態1の放電ユニット2として同軸方向に配置される円柱状の構成を示したが、放電ユニット2の形状はこれに限定されるものではなく、例えば平行平板型にて構成することも可能である。
The switch element 4 only needs to be able to open and close the electrical connection between the high-
また、ガラス管10を外周電極8の内面に接するように設けてもよい。この場合、導電層11は独立した管として設置され、導電層11の管の外面とガラス管10の内面の間に形成された空隙の間で放電が形成される。
Further, the
上記のように構成された実施の形態1のオゾン発生装置によれば、
原料ガスから放電によりオゾンを発生させる放電ユニットを複数個内包する放電モジュールが、積層方向に複数個積層して配置され、
各前記放電モジュールには、全前記放電ユニットの放電を制御する放電制御部がそれぞれ設置され、
前記放電ユニットに電圧を印加して前記放電を形成する電源部と、
冷媒を送出して各前記放電ユニットを冷却する冷却部とを備え、
前記冷却部は、積層方向の一端側に設置され、前記放電モジュールの積層方向と同一方向に冷媒を送出するので、
複数の放電モジュールの積層方向と、冷媒の流れ方向とが同一方向であるため、ある放電モジュールが停止した場合であっても、それに応じて発熱量が減少することで冷媒の温度上昇量が減少し、他の放電モジュールの放電ユニットの冷却特性は改善され、オゾン発生装置の空間を有効に活用され、オゾン発生装置全体としてのオゾン発生量の減少量が抑制される。According to the ozone generator of the first embodiment configured as described above,
A plurality of discharge modules containing a plurality of discharge units that generate ozone by discharging from the raw material gas are stacked and arranged in the stacking direction.
Each of the discharge modules is provided with a discharge control unit that controls the discharge of all the discharge units.
A power supply unit that applies a voltage to the discharge unit to form the discharge,
It is provided with a cooling unit that sends out refrigerant to cool each of the discharge units.
Since the cooling unit is installed on one end side in the stacking direction and delivers the refrigerant in the same direction as the stacking direction of the discharge module,
Since the stacking direction of a plurality of discharge modules and the flow direction of the refrigerant are the same, even if a certain discharge module is stopped, the amount of heat generated is reduced accordingly, so that the amount of temperature rise of the refrigerant is reduced. However, the cooling characteristics of the discharge units of other discharge modules are improved, the space of the ozone generator is effectively utilized, and the decrease in the amount of ozone generated by the ozone generator as a whole is suppressed.
また、前記電源部は、各前記放電モジュールにそれぞれ設置されるので、
各放電モジュールの制御が行い易くなる。Further, since the power supply unit is installed in each of the discharge modules,
It becomes easier to control each discharge module.
また、各前記放電制御部の動作は、各前記放電モジュール間で個別に行われるので、
各放電モジュールを個別に運転制御でき、冷却状況に応じた最適な運転が可能となる。Further, since the operation of each of the discharge control units is performed individually between the discharge modules, the operation of each discharge control unit is performed individually.
The operation of each discharge module can be controlled individually, and the optimum operation according to the cooling condition becomes possible.
また、各前記放電モジュール内の全前記放電ユニットは、前記放電制御部に並列に接続されるので、
各放電制御部は、1つの放電モジュール内の全放電ユニットの放電を制御できる。Further, since all the discharge units in each of the discharge modules are connected in parallel to the discharge control unit,
Each discharge control unit can control the discharge of all the discharge units in one discharge module.
また、1つの前記放電モジュールの各前記放電ユニットは、積層方向と直交する直交方向にあらかじめ設定された間隔を隔てて並んで配置されるので、
直交方向に隣接する放電ユニット間においても冷媒が通過可能となり、冷却効率が向上できる。Further, since the discharge units of one discharge module are arranged side by side at a preset interval in the orthogonal direction orthogonal to the stacking direction, the discharge units are arranged side by side.
Refrigerant can pass between adjacent discharge units in the orthogonal direction, and cooling efficiency can be improved.
実施の形態2.
図4は実施の形態2によるオゾン発生装置の構成を示す図である。図において、上記実施の形態1と同様の部分は同一の符号を付し説明を省略する。積層方向Yの他端側Y2に電源部としての1台の高電圧電源3を内包する電源モジュール13を備える。4個の放電モジュール101、102、103、104の外には、それぞれスイッチ素子401、402、403、404が設置される。そして、スイッチ素子401、402、403、404は高電圧電源3に対して並列に接続されており、1台の高電圧電源3と放電モジュール101、102、103、104との電気接続の開閉が制御される。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the ozone generator according to the second embodiment. In the figure, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. A
上記のように構成された実施の形態2のオゾン発生装置100の動作について、上記実施の形態1と異なる点を中心に説明する。まず、本実施の形態2においては、1つの高電圧電源3により全ての放電モジュール1内の放電ユニット2を駆動させる。その際、スイッチ素子401、402、403、404により放電モジュール101、102、103、104の動作を独立に制御する。よって例えば、スイッチ素子404を操作し放電モジュール104への給電を停止させることで例えば放電モジュール104の動作を停止できる。
The operation of the
上記のように構成された実施の形態2のオゾン発生装置によれば、上記実施の形態1と同様の効果を奏するとともに、各前記放電モジュールが、前記電源部に並列に接続されるので、
複数の放電モジュールのそれぞれに電源部を備える必要がなく低コストとなる。According to the ozone generator of the second embodiment configured as described above, the same effect as that of the first embodiment is obtained, and each of the discharge modules is connected in parallel to the power supply unit.
It is not necessary to provide a power supply unit for each of the plurality of discharge modules, resulting in low cost.
実施の形態3.
図5は実施の形態3によるオゾン発生装置の構成を示す図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一の符号を付し説明を省略する。本実施の形態3は、上記各実施の形態と異なり、積層方向Yに隣接する放電モジュール1に備えられた放電ユニット2は、互いが直交方向Xにおいてずれた位置に配置されている。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an ozone generator according to the third embodiment. In the figure, the same parts as those in each of the above embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the third embodiment, unlike each of the above-described embodiments, the
上記実施の形態1では、積層方向Yに隣接する放電モジュール1の放電ユニット2が、直交方向Xに同一位置に配備される。このため、積層方向Yの一端側Y1の放電ユニット2によって加熱された冷却空気6が、他端側Y2の放電ユニット2を通過することになり、冷却空気6の温度が局所的に上昇して冷却性能が低下する。
In the first embodiment, the
これに対し、実施の形態3によれば、積層方向Yに隣接する放電モジュール1の放電ユニット2が、直交方向Xにずれた位置に配置される。このため、冷却空気6が全体的に均一に加熱され、冷却性能の低下を抑制できる。この場合、放電ユニット2の配置が異なる複数種の放電モジュール1を用意し、積層方向Yに互い違いに並べることで本実施の形態3を容易に構成できる。
On the other hand, according to the third embodiment, the
上記のように構成された実施の形態3のオゾン発生装置によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、積層方向に隣接する前記放電モジュール間において、各前記放電モジュールの各前記放電ユニットは、直交方向において互いにずれた位置に配置されるので、
冷却性能の低下を抑制できる。According to the ozone generator of the third embodiment configured as described above, the same effect as that of each of the above-described embodiments is obtained, and between the discharge modules adjacent to each other in the stacking direction, each of the above-mentioned discharge modules Since the discharge units are located offset from each other in the orthogonal direction,
It is possible to suppress a decrease in cooling performance.
実施の形態4.
図6は実施の形態4によるオゾン発生装置の構成を示す図である。図7は図6に示したオゾン発生装置における原料ガスの流れを示す図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一の符号を付し説明を省略する。上記各実施の形態においては、放電モジュール1の積層方向Yが上下方向に構成される例を示したが、本実施の形態5においては、放電モジュール1の積層方向Yが左右方向に構成される例について示す。Embodiment 4.
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the ozone generator according to the fourth embodiment. FIG. 7 is a diagram showing a flow of a raw material gas in the ozone generator shown in FIG. In the figure, the same parts as those in each of the above embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In each of the above embodiments, the stacking direction Y of the
図6において、オゾン発生装置100は、放電モジュール101、102、103、104が積層方向Y、ここでは左右方向に積層される。そして、各放電モジュール1の放電ユニット2は、直交方向X、ここでは上下方向に間隔を隔てて設置される。さらに、積層方向Yの一端側Y1、ここでは、左側に、冷却部としての複数の送風ファン501、502、503、504(以下、これらを総称して示す場合には、送風ファン5と示す。)が直交方向Xの各放電ユニット201、202、203、204と対応する位置に配置される。
In FIG. 6, in the
さらに、4個の放電モジュール101、102、103、104内には、放電制御部としてのそれぞれヒューズ141、142、143、144が設置される。1台の高電圧電源3の出力は、4つの並列回路に分割され、それぞれにヒューズ141、142、143、144が接続される。各並列回路はさらに4つの並列回路に分割され、それぞれ放電ユニット2に接続される。よって、1台の高電圧電源3と、ヒューズ141、142、143、144の正常または破断により各放電モジュール101、102、103、104への電気接続が制御される。
Further, fuses 141, 142, 143, and 144 as discharge control units are installed in the four
図7において、オゾン発生装置100には外部に設置された供給装置16から原料ガスが供給される。オゾン発生装置100内で分岐された4系統のそれぞれにバルブ151、152、153、154が設置される。分岐された配管のそれぞれは、さらに4系統に分岐され、16個の放電ユニット2に対して原料ガスとしての酸素ガスの供給が行われる。各放電ユニット2で生成されたオゾンガスは合流され、オゾン発生装置100の外に搬送される。
In FIG. 7, the raw material gas is supplied to the
次に上記のように構成された実施の形態4におけるオゾン発生装置100の動作について説明する。冷却空気6は送風ファン5から積層方向Yに送出され、それぞれ配置された放電ユニット2を冷却する。オゾン発生装置100の積層方向Yの一端側Y1、ここでは、左側には、冷却部である送風ファン5が設置される。送風ファン5は、積層方向Yの一端側Y1から他端側Y2に向かって、すなわち、左側から右側に向かって冷媒である冷却空気6を送出する。
Next, the operation of the
そして、1つの放電ユニット2(例えば、左最上部に位置するもの)において電極の破損などにより短絡が生じた場合、ヒューズ144が破断し、放電モジュール104の4個の放電ユニット201、202、203、204への給電が停止する。そして、他の放電モジュール101、102、103の放電ユニット2は運転を継続する。さらに、この動作と連動して、バルブ154を閉じることで、給電が停止した放電モジュール104の放電ユニット201、202、203、204への原料ガスの供給を停止させる。
When a short circuit occurs in one discharge unit 2 (for example, the one located at the upper leftmost part) due to an electrode breakage or the like, the
この時、送風ファン501、502、503、504は運転を継続する。これにより、全放電ユニット2が運転している場合と比較して運転を継続する放電ユニット2の冷却能力が向上し、オゾン発生装置100全体としてオゾン発生量の低下が抑制される。また、運転が停止した放電ユニット2への原料ガスの供給が停止されることから、余分な原料ガスの消費が抑制される。
At this time, the
上記のように構成された実施の形態4のオゾン発生装置によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、前記放電モジュールの動作と連動して、前記放電モジュール内の全前記放電ユニットに前記原料ガスが供給されるので、
原料ガスを有効に使用できる。According to the ozone generator of the fourth embodiment configured as described above, the same effect as that of each of the above embodiments is obtained, and all the discharges in the discharge module are linked with the operation of the discharge module. Since the raw material gas is supplied to the unit,
The raw material gas can be used effectively.
本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例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。
従って、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 the present application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are applications of a particular embodiment. It is not limited to, but can be applied 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 放電モジュール、101 放電モジュール、102 放電モジュール、103 放電モジュール、104 放電モジュール、10 ガラス管、100 オゾン発生装置、11 導電層、12 給電部、13 電源モジュール、141 ヒューズ、142 ヒューズ、143 ヒューズ、144 ヒューズ、151 バルブ、152 バルブ、153 バルブ、154 バルブ、16 供給装置、2 放電ユニット、201 放電ユニット、202 放電ユニット、203 放電ユニット、204 放電ユニット、3 高電圧電源、301 高電圧電源、302 高電圧電源、303 高電圧電源、304 高電圧電源、4 スイッチ素子、401 スイッチ素子、402 スイッチ素子、 403 スイッチ素子、404 スイッチ素子、5 送風ファン、6 冷却空気、7 ヒートシンク、8 外周電極、9 放電空隙、X 直交方向、Y 積層方向、Z 軸方向。 1 discharge module, 101 discharge module, 102 discharge module, 103 discharge module, 104 discharge module, 10 glass tube, 100 ozone generator, 11 conductive layer, 12 power supply unit, 13 power supply module, 141 fuse, 142 fuse, 143 fuse, 144 fuse, 151 valve, 152 valve, 153 valve, 154 valve, 16 supply device, 2 discharge unit, 201 discharge unit, 202 discharge unit, 203 discharge unit, 204 discharge unit, 3 high voltage power supply, 301 high voltage power supply, 302 High-voltage power supply, 303 high-voltage power supply, 304 high-voltage power supply, 4 switch elements, 401 switch elements, 402 switch elements, 403 switch elements, 404 switch elements, 5 blower fans, 6 cooling air, 7 heat sinks, 8 outer peripheral electrodes, 9 Discharge void, X orthogonal direction, Y stacking direction, Z-axis direction.
Claims (8)
各前記放電モジュールには、全前記放電ユニットの放電を制御する放電制御部がそれぞれ設置され、
前記放電ユニットに電圧を印加して前記放電を形成する電源部と、
冷媒を送出して各前記放電ユニットを冷却する冷却部とを備え、
前記冷却部は、積層方向の一端側に設置され、前記放電モジュールの積層方向と同一方向に冷媒を送出するオゾン発生装置。A plurality of discharge modules containing a plurality of discharge units that generate ozone by discharging from the raw material gas are stacked and arranged in the stacking direction.
Each of the discharge modules is provided with a discharge control unit that controls the discharge of all the discharge units.
A power supply unit that applies a voltage to the discharge unit to form the discharge,
It is provided with a cooling unit that sends out refrigerant to cool each of the discharge units.
The cooling unit is installed on one end side in the stacking direction, and is an ozone generator that delivers a refrigerant in the same direction as the stacking direction of the discharge module.
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