JPH08217414A

JPH08217414A - オゾン発生装置

Info

Publication number: JPH08217414A
Application number: JP5049095A
Authority: JP
Inventors: Yuji Aso; 雄二麻生; Kenichi Kato; 憲一加藤; Takaharu Mochizuki; 孝晴望月; Makoto Imuta; 誠藺牟田
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1996-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】圧電トランスによりオゾナイザ電極を駆動す
るオゾン発生装置において、オゾナイザ電極または圧電
トランスの再設計、再試作を全く必要とせずに単一の設
計で、広範囲にかつ容易にオゾン発生量を調整できるよ
うにする。【構成】発振回路１および圧電トランス４からなる交
流高電圧電源回路と、オゾナイザ電極５とから構成され
るオゾン発生装置において、交流高電圧電源回路のデュ
ーティ比を任意に設定するためのスイッチ手段６を設
け、発振回路１のデューティ比を任意に調節してオゾン
発生量を適宜選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流高電圧電源回路を
用いてオゾナイザ電極を駆動しオゾンを発生させるオゾ
ン発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来のオゾン発生装置の構成を
図４に示す。

【０００３】図４において、発振回路１の入力端子２，
３には直流電源から直流電圧Ｖｉｎが入力される。発振
回路１の出力端には圧電トランス４が接続される。この
発振回路１と圧電トランス４とで交流高電圧電源回路
（以下、単に電源回路と称する）が構成される。即ち、
発振回路１で得られた交流電圧が圧電トランス４で昇圧
される。圧電トランス４の出力端にはオゾナイザ電極５
が接続される。オゾナイザ電極５では、放電電極５ａと
誘導電極５ｂが所定の放電距離を有して対向して配置さ
れている。昇圧トランスとしての圧電トランス４によっ
て得られた交流高電圧が両電極５ａ、５ｂ間で放電を生
じさせ、それによりオゾンが発生する。尚、圧電トラン
ス４に代えて巻線トランスを用いたものもある。

【０００４】このように構成されたオゾン発生装置は、
流気の脱臭や室内空気の脱臭など、各種の脱臭装置とし
て用いることができる。そして、その適用対象や仕様に
応じて所要のオゾン発生量が異なる。

【０００５】このように、オゾン発生量は商品ごとに種
々異なっているが、従来はこれに対応するために、以下
のような方法を採用している。

【０００６】（１）オゾン発生量は、オゾナイザ電極５
の放電距離に比例することが判っているので、この距離
を調整することによりオゾン発生量を変える。

【０００７】（２）オゾナイザ電極５への印加電圧を変
えることで、オゾン発生量を調整する。

【０００８】（３）オゾン発生量は、電源周波数が高く
なるとこれに比例して増えることが判っているので、こ
の周波数を調整することによりオゾン発生量を変える。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記
（１）のオゾン発生量調整方法において、商品ごとに要
求される様々なオゾン発生量に対応するためには、その
度ごとにオゾナイザ電極の再設計ならびに再試作を行わ
なければならないという煩雑さがある。

【００１０】また、（２）においては、電極の耐圧や寿
命を考慮すると、ある程度制限された電圧範囲内でしか
電圧を変えることができない。つまり、電極に印加し得
る最大電圧Ｖｍａｘ（これは、電極の寿命を十分に得る
必要から、電極の耐圧より相当に低い）と、放電を生じ
得る最低電圧Ｖｍｉｎの間でしか使えない。よって、単
一の電極設計で広範囲での発生量調整が無理であり、や
はり電極の再設計が必要となる。

【００１１】また、（３）においては、圧電トランスを
用いた場合、周波数は圧電トランスの形状及びサイズよ
り決まる固有周波数によって決定するので、周波数を調
整するためには、圧電トランスを再設計、再試作する必
要がある。

【００１２】即ち、上記（１）、（２）、（３）のいず
れにおいても、種々の商品仕様に対応させるためには、
オゾナイザ電極または圧電トランスの再設計、再試作が
必要であり、コスト高になるという欠点がある。

【００１３】本発明の目的は、オゾナイザ電極または圧
電トランスの再設計、再試作を全く必要とせずに単一の
設計で、広範囲にかつ容易にオゾン発生量を調整できる
オゾン発生装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のオゾン発生装置
は、発振回路の交流出力電圧を昇圧して出力する高電圧
電源回路と、この高電圧電源回路の出力を受けるオゾナ
イザ電極と、高電圧電源回路のデューティ比を任意に設
定するためのスイッチ手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００１５】ここで、発振回路の交流出力電圧を昇圧す
るために、望ましくは圧電トランスが用いられる。

【００１６】また、スイッチ手段は例えばトランジスタ
スイッチにより構成される。

【００１７】また、スイッチ手段のオン／オフ周期は、
発振回路の立ち上がり時間より十分に長いことが望まし
い。

【００１８】

【作用】本発明は、交流高電圧電源回路でオゾナイザ電
極を駆動する場合、電源回路をオン／オフ駆動すると、
そのデューティ比に応じてオゾン発生量が変化するとい
う、実験より得られた新たな知見に基づいて、スイッチ
手段により電源回路のデューティ比を変えてオゾン濃度
を調整できるようにしたものである。

【００１９】即ち、電源回路のデューティ比が大きく設
定されれば、オゾン濃度が高くなり（オゾン発生量が多
くなり）、逆に、デューティ比が小さく設定されれば、
オゾン濃度が低くなる。従って、単一設計の電源回路に
より、種々の商品仕様に対応した種々のオゾン発生量を
もつオゾン発生装置を実現することができる。

【００２０】この場合、デューティー比とオゾン発生量
との関係は、電源回路のオン／オフ周期が変ってもほぼ
一定の関係に保たれる。特に、昇圧用に圧電トランスを
用いた場合には、デューティー比とオゾン発生量との関
係が、電源回路のオン／オフ周期に関わらず、常に安定
した比例の関係にあることが実験的に確かめられた。

【００２１】このオン／オフ周期への非依存性故に、商
品に応じて適当なオン／オフ周期を選択することができ
るようになる。

【００２２】但し、オン／オフ周期は、発振回路の立ち
上がり時間より十分に長いことが望ましい。特に、圧電
トランスを用いた場合、発振回路はその動作周波数を圧
電トランスの固有周波数に一致させるために、無視でき
ない長さの立ち上がり時間を必要とする。この立ち上が
り時間の間はオゾナイザ電極を安定に駆動できないた
め、この立ち上がり時間よりオン／オフ周期を充分に長
く設定しておくことが、デューティ比によるオゾン発生
量制御の安定性を保持する上で重要である。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００２４】図１は本発明の一実施例に係るオゾン発生
装置のブロック構成図である。

【００２５】この図において、符号１ないし５で示され
たユニット、部材は図４と同一であり、重複する説明は
省略する。

【００２６】この実施例に係るオゾン発生装置は、入力
端子２と発振回路１の間にスイッチ６を備える。このス
イッチ６は、高速スイチングに適しかつオン／オフ・デ
ューティ制御が容易な例えば、トランジスタスイッチで
構成される。

【００２７】本発明は、後述する理由により電源回路の
デューティ比とオゾン濃度とが比例関係にあることに着
目し、これを利用してオゾン濃度の調整を図ったもので
ある。即ち、このスイッチ６のオン／オフにより、発振
回路１、ひいては電源回路のオン／オフ・デューティ比
を変えてオゾン濃度を調整したものである。

【００２８】図２はスイッチのオン／オフと発振回路出
力電圧のタイムチャートである。また、図３はスイッチ
オン／オフの周波数ｆを３種類に変えて実験した結果の
デューティ比とオゾン濃度との関係を示す特性図であ
る。

【００２９】周知の通り、デューティ比は、１周期Ｔ
（１／ｆ）におけるオン期間の割合である。例えば、デ
ューティ比１００％では、発振回路１は連続して駆動さ
れる。また、デューティ比５０％では、Ｔ／２の期間だ
け発振回路１が駆動される。そして、発振回路１の駆動
中のみ、図示のように交流電圧が発生されて、オジナイ
ザ電極５が駆動される。

【００３０】なお、図２に示すように、スイッチ６のタ
ーンオンから、発振回路１の出力が定格に達する迄に多
少の立ち上がり時間を要するので、後述するように、そ
の分を考慮したオン、オフの周波数ｆを設定しなければ
ならない。

【００３１】図３において、○、□、△で示される特性
はそれぞれ、周波数ｆを１Ｈｚ、１０Ｈｚ、１００Ｈｚ
とした場合の実験結果である。この図から明らかなよう
に、周波数ｆを３種類設定して実験を行ったが、いずれ
の周波数でも同様の結果が得られた。つまり、デューテ
ィ比が高くなるに従ってオゾン濃度が高くなる正比例関
係が得られた。なお、発振周波数は６０ｋＨｚであっ
た。

【００３２】図２、図３より、定格のオゾン発生量が大
きい商品の場合は、周期Ｔにおけるスイッチ６のオン期
間を長くして発振回路１のデューティ比を高くすればよ
い。また、定格のオゾン発生量が小さい商品の場合は、
逆にデューティ比を低くすればよい。さらには、一つの
商品において、オゾン発生量を可変することも可能であ
る。

【００３３】図３に示したように、オン／オフ周期Ｔに
係わらず、デューティ比とオゾン濃度とが常に安定した
比例関係にあるのは、１つには次の理由によると考えら
れる。

【００３４】即ち、圧電トランス４は、その特性として
負荷たるオゾナイザ電極５が放電を生じない限り、その
出力電圧を上昇させていく。これに対し、例えば圧電ト
ランス４の代わりに巻線トランスを用いた場合は、その
出力電圧は一定であり、圧電トランス４のように上昇す
ることはない。

【００３５】一般に、放電の生じる電圧はその時の条
件、例えば、温度、湿度等によって異なるため、オゾナ
イザ電極５に一定の電圧を掛けても、常に必ず放電する
とは限らない。

【００３６】しかし、圧電トランス４は、放電が生じる
まで電圧を上昇させるから、条件の如何に係わらず、必
ず放電を生じさせることができる。

【００３７】よって、圧電トランス４を用いた回路にお
いて、デューティ比を変えた場合、オン期間中に確実に
放電させ得るので、オン／オフ周波数ｆに係わらず、デ
ューティ比に良好に比例したオゾン発生量調整が可能と
いう、優れたメリットが得られる。

【００３８】このメリットは、商品によって異なる最適
のオン、オフ周期Ｔにも容易に対応し得るという効果を
生じさせる。例えば、オゾン発生装置を流気の脱臭目的
に用いる場合、特に流速が高ければ、オン／オフ周波数
ｆも高くする必要があるが、周波数ｆを高くしても、デ
ューティ比により適切な発生量を確実に得ることができ
る。また、室内空気の脱臭用途であれば、それ程高いオ
ン／オフ周波数は不要であるが、この低周波数の場合も
勿論良好なる調整が可能である。

【００３９】なお、オン／オフ周波数ｆは、発振回路１
の立ち上がり時間（図２参照）よりは周期Ｔが長くなる
ように、その上限を制限されるべきである。

【００４０】即ち、一般に、圧電トランス４を駆動する
ための発振回路１は、圧電トランス４の固有周波数に発
振周波数を精度よく一致させる必要から、圧電トランス
４の出力をフィードバックして周波数を制御するとい
う、フィードバック制御を行っている。

【００４１】そのため、ターンオンしてから回路動作が
定常になるまでに、ある程度の遅れ時間（立ち上がり時
間）が必要であり、例えば、それは２．５ミリ秒程度で
ある。この立ち上がり時間の間は、圧電トランス４を正
常に駆動できないから、正常な放電も期待できない。よ
って、オン／オフ周期Ｔは、この立ち上がり時間よりも
十分長くなければ、デューティ比による良好なオゾン発
生量調整はできない。例えば、２．５ミリ秒に対する周
波数は４００Ｈｚであるから、これより十分低い周波数
（例えば、１００Ｈｚ以下）で、使用するのが適切であ
る。

【００４２】変形例として、スイッチ６を発振回路１の
出力側に設けることもできるが、その場合は、発振回路
１の出力周波数が高いので（例えば、６０ｋＨｚ）、そ
の周波数のチョップに適したスイッチング素子を用いる
必要がある。

【００４３】また、上記実施例では昇圧トランスとして
圧電トランスを用いたが、巻線トランスを用いた場合に
も、本発明に従いデューティ比制御によりオゾン発生量
を調整することが可能である。この場合には、ＯＮ期間
中に確実にオゾナイザ電極を放電させるために、巻線ト
ランスの出力電圧を、多少の環境の変化にかかわらず確
実に放電を生じさせ得る十分高い電圧に設定しておくこ
とが望ましい。但し、あまり高電圧であるとオゾナイザ
電極の寿命を縮めることになるので、寿命との調和で適
度な高電圧を設定する必要がある。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
容易にオゾン発生量が調整可能なオゾン発生装置を提供
することができる。従って、定格のオゾン発生量が異な
る複数の商品を、１つの基本設計を持つオゾン発生装置
を用いて実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るオゾン発生装置のブロ
ック構成図である。

【図２】スイッチのオン／オフと発振回路出力電圧のタ
イムチャートである。

【図３】スイッチオン／オフの周波数ｆを３種類とした
場合のデューティ比とオゾン濃度との関係を示す特性図
である。

【図４】従来のオゾン発生装置のブロック構成図であ
る。

【符号の説明】

１発振回路４圧電トランス５オゾナイザ電極６スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者望月孝晴福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内 (72)発明者藺牟田誠福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発振回路の交流出力電圧を昇圧して出力
する高電圧電源回路と、この高電圧電源回路の出力を受けるオゾナイザ電極と、前記高電圧電源回路のデューティ比を任意に設定するた
めのスイッチ手段と、を備えたことを特徴とするオゾン
発生装置。
【請求項２】請求項１において、前記発振回路の交流
出力電圧を昇圧するために圧電トランスを備えたことを
特徴とするオゾン発生装置。
【請求項３】請求項１において、前記スイッチ手段が
トランジスタスイッチで構成されていることを特徴とす
るオゾン発生装置。
【請求項４】請求項１において、前記スイッチ手段の
オン／オフ周期が、前記発振回路の立ち上がり時間より
十分に長いことを特徴とするオゾン発生装置。