(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用周波数の電圧を整流し、整流した電圧をインバータで所定周波数の交流電圧に変換し、所定周波数の交流をトランスおよびリアクトルで高電圧交流化し、高電圧交流化した高電圧と低電圧を出力するオゾン電源と、前記オゾン電源の交流高電圧を入力する高圧端子および低電圧を入力する低圧端子を有する１つの放電チャンバーと、この放電チャンバー内に積層設置され、平板状の高圧電極および低圧電極を交互に複数積層して構成された複数個の積層平板式オゾン発生器ユニットとを備えた大容量オゾン発生装置において、
前記オゾン電源は、整流した電圧をｎ相の所定周波数の交流電圧に変換しｎ相の交流電圧波形を出力するｎ相インバータと、前記ｎ相インバータから出力されたｎ相の交流電圧をｎ相の高電圧交流電圧に変換するｎ個のリアクトルおよびｎ相構成のトランスと、ｎ相の高電圧交流電圧を出力するｎ個の高電圧端子と、ｎ個の高電圧に対して共通電位を有する１個の低電圧を出力する低電圧端子とから構成され、
前記複数個の積層平板式オゾン発生器ユニットは、前記放電チャンバー内でｎ個に電気的に分割され、１つのオゾン発生器ユニットの高圧電極は同電位の高電圧電位とし、それぞれのオゾン発生器ユニットからｎ個の高圧電極端子とオゾン発生器ユニットの全ての低圧電極を共通にした１個の低圧電極端子を引き出し、前記オゾン電源出力のｎ個の高電圧端子にオゾン発生器ユニットのｎ個の高圧電極端子を接続し、前記オゾン電源出力の１個の低電圧端子にオゾン発生器ユニットの１個の低圧電極端子とを接続することにより、ｎ相の交流放電を各オゾン発生ユニットで発生させ、かつ、３相からｎ相まで、均等時間分割できる時分割器を備え、外部信号から指定相数信号を前記時分割器に入力することにより、時分割器から均等時間分割した信号をインバータに指令することで、３相からｎ相まで段階的に平衡性を保って、任意の相に可変制御できるようにすることで、オゾンを発生させるようにしたｎ相オゾン発生装置。
【請求項２】
オゾン電源のｎ個のリアクトルもしくはｎ個のトランスは、断面形状を多角形にしたＩ型コアーの周りの対辺に、トランスコイルもしくはリアクトルコイルを巻いたＵ型コアーもしくはＬ型コアーを複数個密着させることで、ｎ個のトランスもしくはｎ個のリアクトルを構成し、前記ｎ個のトランスもしくはｎ個のリアクトルのコイルをΔ結線もしくはスター結線に結線したことを特徴とする請求項１記載のｎ相オゾン発生装置。
【請求項３】
オゾン電源のｎ個のリアクトルもしくはｎ個のトランスは、多角形のＩ型コアーの周りの対辺に密着させたＵ型コアーまたはＬ型コアーを着脱自在な構成にして、ｎ相のトランスまたはリアクトル構成とした変成器を３相〜ｎ相のトランスまたはリアクトル構成に可変できるようにしたことを特徴とする請求項２記載のｎ相オゾン発生装置。
【請求項４】
オゾン電源のｎ個の高電圧端子とオゾン発生器ユニットのｎ個の高圧電極端子間にヒューズもしくは遮断するための遮断器を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のｎ相オゾン発生装置。
【請求項５】
オゾン電源のｎ個の高電圧端子の出力部のそれぞれに電流検出器を設け、各位相に流れる電流値が所定値以上である相があれば、前記所定値以上の電流が流れている相を電気的に遮断させ、ｎ−１相で運転するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３、請求項４のいずれかに記載のｎ相オゾン発生装置。
【請求項６】
オゾン電源のｎ個の高電圧端子の出力部と低電圧電位出力部のそれぞれに電圧検出器を設け、低電圧電位と各位相にかかる電圧値が所定値以下である相があれば、前記所定値以下の電圧である相を電気的に遮断させ、ｎ−１相で運転するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３、請求項４、請求項５のいずれかに記載のｎ相オゾン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、酸素を主体にした原料ガスを供給してオゾンガスを生成する大容量オゾン発生装置に関するもので、詳しくはオゾン電源のｎ相交流電源構成とオゾン発生器の放電セル群を電気的にｎ個の放電セル群（オゾン発生ユニット）に分割させる構成としたｎ相オゾン発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の大容量オゾン発生装置は、例えば、図１０のような構成で、約数十ｋｇ／ｈ〜数百ｋｇ／ｈ級の大容量オゾン発生装置が実現されている。この大容量オゾン発生装置を利用して、下水の高度水処理やパルプ漂白分野でオゾンが利用されている。【０００３】
図１０において、従来のオゾン発生量３５ｋｇ／ｈ級の大容量オゾン発生装置の一例を示す。従来の大容量オゾン発生装置１１００は、冷却するための水タンクを配設し、酸素原料ガスを満たした巨大タンク（直径Φ３０００ｍｍ、長さ４５００ｍｍ）に、６００本の直径Φ４０ｍｍ、長さ２０００ｍｍの円筒ガラス高電圧管５の内部に高電圧電極３をコーティングした円筒型高圧電極管を装着する構成である。【０００４】
２０００は複数個の円筒ガラス高電圧管５に高電圧を供給するためのトランスである。３０００はインバータ出力電流を抑制する複数個の直列リアクトルである。４０００は直流電圧の入力から単相交流電圧を出力するための単相インバータ素子である。５０００はインバータに入力する直流電圧を供給するためのコンバータ（整流器）である。６０００は三相商用交流電源とオゾン発生装置の負荷による第３高調波を遮断するための入力トランスである。４１００はインバータ素子４０００を駆動するためのドライブ回路である。４２００はインバータ素子４０００の制御回路である。４３００はオゾン発生装置の状態およびインバータに出力する電流等の設定条件指令と管理を行うコンピュータである。図１１は、直径Φ４０ｍｍの円筒ガラス管５を２００ｍｍ角の断面に装着した場合の装着できる本数を模式的に想定した図を示す。図１２は、インバータの指令信号とインバータ出力波形との関係を示す特性図である。【０００５】
従来の大容量オゾン発生装置では、三相商用交流電源を入力トランス６０００に入力し、入力トランス６０００の出力を一旦コンバータ５０００によって直流電圧に変換し、この変換した直流電圧をインバータ素子４０００に入力し、インバータ素子４０００によって、約１ｋＨｚの交流電圧に変換している。
インバータ素子４０００は、コンピュータ４３００からオゾン性能の条件を制御回路４２００に送り、制御回路４２００では、インバータの制御信号を作り出し、所定の制御信号をドライブ回路４１００からインバータ素子４０００に図１２の２つの指令信号７００１ａ、７００１ｂのＯＮ−ＯＦＦ信号として交互に入力することにより、そのパルスに同期した交流矩形電圧がインバータから出力される。
この交流矩形電圧はインバータ出力電流を抑制する直列リアクトル３０００を介して、トランス２０００に入力することで、トランスの２次側から１ｋＨｚの正弦波形に近い約１０ｋＶ程度の高電圧交流波形Ｙ１が出力される。この高電圧交流電圧は、大容量オゾン発生装置１１００の高圧端子１２０から複数個の円筒ガラス高電圧管５に印加している。２次電圧のもう１つの低圧電圧を大容量オゾン発生装置１１００のアース端子（低電圧端子）ＹＧに接続している。このように、オゾン発生装置１１００に高電圧を印加することで、高電圧電極３と低圧電極間に誘電体である円筒ガラス高電圧管５を介して無声放電を発生させ、オゾンを生成し、オゾン発生装置１１００のオゾン取出口１１０からオゾン化ガスを取り出せるようになっている。【０００６】
この従来のオゾン発生装置１１００は、３５ｋｇ／ｈ級の大容量オゾン発生装置の性能仕様（スペック）では表１のようになる。大容量オゾン発生装置は、直径Φ３０００ｍｍ、長さ４０００ｍｍ、容積２８ｍ３と非常に大きな装置である。また、電源容量は、４５２ｋＷで、負荷力率は約３０％程度であるため、負荷電流は１５０Ａ、負荷電圧１０ｋＶ、負荷容量は１５００ｋＶＡとなり、トランス２０００が非常に大きくなる。【０００７】
【表１】
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【０００８】
また、オゾン発生装置のオゾン容量と放電負荷抵抗の関係は、図１３のような特性図になる。図１３において、特性Ｅは、従来の交流電圧の周波数１ｋＨｚで円筒多管式オゾン発生装置の特性を示す。放電抵抗特性は８００１ａのようになり、大容量になればなる程、放電抵抗（負荷インピーダンス）が小さくなる。そのため、大面積の放電部分に均等に無声放電を安定的に広げることが難しくなる。【０００９】
また、周波数とオゾン発生装置に印加する放電電圧特性は、図１４のような特性図になる。図１４において、特性Ｆ（実線）は、放電ギャップ長０．１ｍｍ、放電電力密度１．５Ｗ／ｃｍ２の場合の放電電圧特性である。特性Ｇ（点線）は、放電ギャップ長０．３ｍｍ、放電電力密度０．３Ｗ／ｃｍ２の場合の放電電圧特性である。周波数が低くなるほど、放電電圧は高くなる。さらに、放電電力密度が高くなると、放電電圧も高くなる。
従来の円筒多管式オゾン発生装置は、放電キャップ長が０．３〜０．６ｍｍ程度で、周波数は１ｋＨｚ〜３ｋＨｚで、放電電力密度が０．３Ｗ／ｃｍ２の設定条件でオゾンが発生される。そのため、図１４の動作領域は８００１ｂになり、放電電圧が１０ｋＶ前後となる。また、放電電力密度が０．３Ｗ／ｃｍ２より高くなると、放電電圧が１２ｋＶ以上高くなるため、装置の実用上放電電力密度を０．３Ｗ／ｃｍ２より高くすることは好ましくない。【００１０】
さらに、直径Φ４０ｍｍ、長さ２０００ｍｍの円筒ガラス高電圧管５を複数本挿入し、動作周波数１ｋＨｚで、放電電力密度０．３Ｗ／ｃｍ２にした場合のオゾン発生量７ｋｇ／ｈ級の従来のオゾン発生装置および、オゾン発生量７０ｋｇ／ｈ級の従来のオゾン発生装置の容積は、図１５の８００３ａ、図１６の８００３ｂに示すように、それぞれ０．７ｍ３、５６ｍ３と大きな容積になっていた。また、動作周波数が１ｋＨｚで、オゾン発生器の力率が３０％と悪いため、放電容量が非常に大きくなり、トランス２０００、インバータ素子４０００が非常に大きくなり、大容量オゾン発生装置は巨大なシステムになっていた。【００１１】
このように、従来の大容量オゾン発生装置を改善するための、技術改善を行うため、下記のような先行技術があった。
まず、本発明に先立って提案された大容量オゾン発生装置として、日本特願２００２−３０６９４１号には、長方形状の２枚の平板状電極と２枚の平板電極間に誘電体を介して約０．１ｍｍギャップの放電空間を設けた放電セルを１つのチャンバー内に複数個装着した大容量オゾン発生装置が提案されている。この装置ではチャンバー内に装着した複数個の放電セル電極を並列的に接続し、電極間に交流高電圧を印加することにより、誘電体を介して、各放電セルのギャップ部に均一な誘電体バリヤー放電（無声放電）を発生させ、同時にチャンバー内に酸素ガスを主体にした原料ガスを入れ、放電セルの外周から０．１ｍｍの短ギャップの放電空間に均等にガスを通す工夫をして多量のオゾンガスを取出す方法および構造が示されており、動作周波数を１０ｋＨｚとし、放電電圧の低下とともに、放電電力密度も１．０Ｗ／ｃｍ２と性能アップが図られている。【００１２】
また、他の先行技術の日本特開平９−５９００６号公報において、無声放電式のオゾン発生装置用電源装置として負荷力率およびオゾン発生効率を向上させる目的で複数個の放電管を並設し、３相電流形インバータと３相結線をしたトランスを用いたオゾン発生装置用電源装置が提示されている。【００１３】
また、他の先行技術の日本特開平６−３０５７０６号公報、日本特開平７−２４０２６８号公報において、ｎ相交流を出力するｎ相交流電源と放電チャンバー内にｎ個の放電電極棒を配設し、放電電極棒の一端を正ｎ角形の位置に放電電極棒を設定し、ｎ個の放電電極棒にｎ相の交流電圧を印加させ、各電極問の電極棒近辺にコロナ放電を生じさせ、正ｎ角柱状に設置した放電電極棒に沿って酸素を含んだ原料ガスを流すことでオゾンを生成する構造にしている。この多相交流多電極コロナ放電装置は１相のコロナ放電装置に比べ、各電極間での平面状放電をオゾン生成に利用できるので、効率が良くなると開示されている。【００１４】
また、他の先行技術の日本特公平８−２２７２４号公報において、ｎ相交流を出力するｎ相交流出力器と放電チャンバー内にｎ個の放電電極棒を配設し、放電電極棒の一端を正ｎ角形の位置に放電電極棒を設定し、もう一端の放電電極棒を１つの頂点に近接させるように、つまり正ｎ角錐状に放電電極棒を設置し、ｎ個の放電電極棒にｎ相の交流電圧を印加させ、各電極間の電極棒近辺にコロナ放電を生じさせ、正ｎ角錐状に設置した放電電極棒の底辺部から正ｎ角錐状の頂点に向けて酸素を含んだ原料ガスを流すことでオゾンを生成する構造にしている。この多相交流多電極コロナ放電装置は１相のコロナ放電装置に比べ、各電極間での平面状放電をオゾン生成に利用できるので、効率が良くなると開示されている。日本特開平７-２４０２６８号公報と電極棒の配置構成は異なるが同等の発明になっている。【００１５】
また、他の先行技術の日本特開平７一１５７３０２号公報において、３相交流電源をΔ結線（あるいはスター結線）されたトランスを設け、各トランスの２次側端子の一端を共通電極として筒体端子に接続し、もう一方の２次側端子を棒状の高圧電極に交流高電圧を印加するオゾン発生装置が示されている。【００１６】
また、他の先行技術の日本特開平１０−２５１０４号公報において、１つの接地電極（低圧電極面）に複数個の誘電体と高圧電極を設けた放電セルを多段に積層するようにしたオゾン発生器の構成において、３相インバータと３相トランスの組み合わせで構成したオゾン電源と多段に積層した放電セルを３つのセル群に分割し、それぞれの高圧電極部に３相交流高電圧を印加するように構成している。また、他の実施例として、電源としては１つの放電チャンバーに複数個の交流高電圧を供給する例として４つのオゾン電源を接続する実施例が示されている。３相オゾン電源にすることで３つの放電セルを駆動でき、電源のコンパクト化が図れ、電源部がコンパクトになり、安価にできることが示されている。【００１７】
さらに、他の先行技術の特開２００１−２６４０５号公報において、オゾン発生器ユニットをスタック化することで、オゾン発生器の大容量化とコンパクトに構成できるオゾン発生装置が示されている。【００１８】
本発明に先立って提案された前記日本特願２００２-３０６９４１号においては、図７に示す超コンパクトタイプのオゾン発生器ユニット１００が開示されている。図７において、３は１ｍｍ厚以下の薄い平板誘電体５に挟まれた非常に薄い（厚さ約１００μｍ以下）の高圧電極である。７は平板電極で幅２０ｍｍ、長さ５００ｍｍで数ｍｍ厚の長方形型低圧電極である。そして、１ｍｍ厚以下の薄い平板誘電体５に挟まれた非常に薄い高圧電極３と、数ｍｍ厚の長方形型低圧電極７とを交互に複数個積層して、大きさ約２００ｍｍ×２００ｍｍ、長さ５００ｍｍのオゾン発生器ユニット１００が構成される。数ｍｍ厚の長方形型低圧電極７はエッチング加工された２枚の平板板を貼り合せることで、長方形型低圧電極７の内部は、水の冷却通路とオゾンガスを取り出す構成になっている。また、短ギャップ放電空間を形成するために、０．１ｍｍの突起状のスペーサを長方形型低圧電極７の両面に設けて構成されている。さらに、長方形状の放電空間で酸素ガスを均等に流し、オゾン発生性能を高めるために、長方形状の放電空間から複数個のオゾンガスを取り出すように工夫された電極になっている。図７においては、電極を冷却するための水の出入り口、オゾンガス取出口については記載していないが、詳細な構成については、日本特願２００２-３０６９４１号に記載されている。
日本特願２００２−３０６９４１号においては、１つの放電チャンバーに複数個の放電ユニット１００を図６のように装着し、図１４の８００２ｂに示すように、電源周波数は、従来の３ｋＨｚ以下から６ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ程度に高周波化し、オゾン発生装置の従来の放電電力密度を０．３Ｗ／ｃｍ２から１Ｗ／ｃｍ２〜２Ｗ／ｃｍ２程度にして設計すれば、図１５の８００４ａ、図１６の８００４ｂに示すように、単機で、従来の容積に比べ、数分の１となる超コンパクトの大容量オゾン発生装置１１００を構成できることが示されている。
さらに、オゾン性能特性は、従来の円筒多管式オゾン発生装置では、図１７の８００５ａで示しているように、最大オゾン濃度が２２０ｇ／ｍ３程度であるが、これに比べて、積層平板式オゾン発生装置では、図１７の８００５ｂに示すように、最大オゾン濃度が３４０ｇ／ｍ３となり、１．５倍の高濃度オゾンが得られる。大容量オゾン発生装置におけるオゾン濃度の性能は、最大オゾン濃度よりも、１ｋｇ／ｈのオゾンガスを得るための必要な電力量（オゾン収率）が重要である。このオゾン収率を重視したオゾン濃度は、図１７では、円筒多管式オゾン発生装置が約１８０ｇ／ｍ３に対し、積層平板式オゾン発生装置が２１０ｇ／ｍ３となり、オゾン収率は２０％弱アップさせることができる。【００１９】
以上、図１１による従来の円筒多管方式のオゾン発生装置と、図７によるこの発明の前提となる積層平板式のオゾン発生装置との性能スペックを比較すると、表２のようになり、大容量化、コンパクト性の面では、積層平板式オゾン発生装置が有利になる。ただ、装置のシンプル性と組み立ての容易性で、従来の円筒多管方式が有利となり、製作コストが積層平板式オゾン装置より勝っていた。しかし、この装置のシンプル性と組み立ての容易性においても、日本特願２００２−３０６９４１号により、長方形型の性能の良い積層平板式オゾン発生器が実現できることで、大容量化においても、積層平板方式のオゾン発生装置が有利になりつつあることが説明されている。【００２０】
【表２】
0004627532.tif 000003
【００２１】
しかし、短ギャップ放電装置でかつ周波数が数ｋＨｚ以上で、放電電力密度が０．５Ｗ／ｃｍ２以上に設定したオゾン発生装置においては、図１３のオゾン容量と放電抵抗の特性から最大単機容量に限界があることが判明した。図１３において、放電電力密度１．４Ｗ／ｃｍ２における放電特性Ａから放電特性Ｄは積層平板式のオゾン発生装置の特性を示す。放電特性Ｅは従来の円筒多管式のオゾン発生装置の特性で、周波数は１ｋＨｚ、放電電力密度０．３Ｗ／ｃｍ２の場合のものである。図１３の積層平板式の特性領域８００２ａで示すように、大容量オゾン発生装置にすると、オゾン発生装置の放電抵抗が非常に小さくなり、放電を全面に広げ、安定オゾンを発生させることが困難になる。結果として、大容量オゾン発生装置に構成しても、小容量のオゾン発生装置に比べ、高濃度オゾンが得られなくなり、かつオゾン収率が悪くなることが分かった。また装置の制御性、安定性を考慮したオゾン発生装置を大容量化するには実験から約２０オーム以上の放電抵抗が必要である。従って、本積層平板式のオゾン発生装置では、単機容量として、１０ｋｇ／ｈ前後が最大限界容量であることが分かった。また、単機容量を増すと、放電力率や悪いことや、負荷電流値のピーク電流が増えることで、オゾンを生成するための消費電力がアップするなどの経済的な制限が加わる。そのため、オゾン発生装置の単機容量に制限が加わる。さらに、単機容量を増すと、放電セルの負荷インピーダンスが非常に小さくなるため、オゾン発生量を安定に供給するための電源の制御能力が極端に悪くなるため、単機容量を大きく出来ないなどの問題点が出て来た。【００２２】
一方、オゾンを利用するオゾンの水処理装置やオゾンによるパルプ漂白に利用するオゾンパルプ漂白装置においては、数十ｋｇ／ｈから数百ｋｇ／ｈのオゾンが必要である。現状で、数百ｋｇ／ｈ級のオゾン発生装置を円筒多管方式のオゾン発生装置の構成のものを採用すると、電極形状から約２００ｍ３程度の大規模設備となる。そのため、オゾンを利用する水処理分野やパルプ漂白分野では、よりオゾン収率が良く、オゾン濃度が高く、しかも単機容量としては数十ｋｇ／ｈ級〜１００ｋｇ／ｈ級の大容量化と極端なコンパクト化が望まれている。【００２３】
以上のように、単機容量としては数十ｋｇ／ｈ級〜１００ｋｇ／ｈ級の大容量化したオゾン発生装置を構成するには、放電セルを複数個装着できるチャンバー構成にするだけでなく、オゾン電源を含めたオゾン発生装置のシステム構成を見直す必要があることが判明した。単純には１機のオゾン発生ユニットに複数台のオゾン電源を並べ、それぞれ電気的に独立させたものでオゾン発生量を制御させる必要があることが判明した。【００２４】
【特許文献１】日本特開平９−５９００６号公報
【特許文献２】日本特開平６−３０５７０６号公報
【特許文献３】日本特開平７−２４０２６８号公報
【特許文献４】日本特公平８−２２７２４号公報
【特許文献５】日本特開平７−１５７３０２号公報
【特許文献６】日本特開平１０−２５１０４号公報
【特許文献７】日本特開２００１−２６４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
日本特開平９−５９００６号公報は、３電極を１つの放電管で構成した３相放電管を複数個も設置させる方式であり、放電管の構造が複雑になったり、数十ｋｇ／ｈ級〜１００ｋｇ／ｈ級の大容量化が困難であるなどの問題点があった。【００２６】
また、日本特開平６−３０５７０６号、日本特開平７−２４０２６８号、日本特公平８−２２７２４号、および日本特開平７−１５７３０２号は、１つの放電管に正ｎ角柱状に放電電極棒を配設し、ｎ相交流電源にて複数個の平面状放電によってオゾン生成を効率良く生成するものとして示されているが、本構成では放電管の構造が複雑になり、数十ｋｇ／ｈ級〜１００ｋｇ／ｈ級の大容量のオゾン発生装置を実現させるには放電管自身が非常に大きくなるなどの問題点があった。【００２７】
また、日本特開平１０−２５１０４号では、オゾン電源として、３相電流形インバータと３相結線をしたトランスを用いたオゾン発生装置用電源装置が開示されており、３相電源およびオゾン発生器を複数台用いれば、大容量のオゾン発生装置を実現できるが、よりコンパクトなオゾン発生器で、１台のオゾン電源で数十ｋｇ／ｈ級〜１００ｋｇ／ｈ級の大容量用電源構成が出来ないため、大容量用電源が大きくなり、より安価に大容量オゾン装置が実現できないなどの問題点があった。【００２８】
以上のように、従来のオゾン発生装置においては、数十ｋｇ／ｈ級〜１００ｋｇ／ｈ級の大容量のオゾン発生させる装置としては装置全体が非常に大きくなり、安価で装置を実現させることが出来なかった。【００２９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、大容量オゾン発生装置をよりコンパクトにし、安価で実現させるため、特に、オゾン発生器に電気を供給する構成と、オゾン電源構成と、制御方式とを含めた構成において、コンパクトで安価にするとともに、装置のメンテナンス性も向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
この発明に係るｎ相オゾン発生装置においては、商用周波数の電圧を整流し、整流した電圧をインバータで所定周波数の交流電圧に変換し、所定周波数の交流をトランスおよびリアクトルで高電圧交流化し、高電圧交流化した高電圧と低電圧を出力するオゾン電源と、オゾン電源の交流高電圧を入力する高圧端子および低電圧を入力する低圧端子を有する１つの放電チャンバーと、この放電チャンバー内に積層設置され、平板状の高圧電極および低圧電極を交互に複数積層して構成された複数個の積層平板式オゾン発生器ユニットとを備えた大容量オゾン発生装置において、オゾン電源は、整流した電圧をｎ相の所定周波数の交流電圧に変換しｎ相の交流電圧波形を出力するｎ相インバータと、ｎ相インバータから出力されたｎ相の交流電圧をｎ相の高電圧交流電圧に変換するｎ個のリアクトルおよびｎ相構成のトランスと、ｎ相の高電圧交流電圧を出力するｎ個の高電圧端子と、ｎ個の高電圧に対して共通電位を有する１個の低電圧を出力する低電圧端子とから構成され、複数個の積層平板式オゾン発生器ユニットは、放電チャンバー内でｎ個に電気的に分割され、１つのオゾン発生器ユニットの高圧電極は同電位の高電圧電位とし、それぞれのオゾン発生器ユニットからｎ個の高圧電極端子とオゾン発生器ユニットの全ての低圧電極を共通にした１個の低圧電極端子を引き出し、オゾン電源出力のｎ個の高電圧端子にオゾン発生器ユニットのｎ個の高圧電極端子を接続し、オゾン電源出力の１個の低電圧端子にオゾン発生器ユニットの１個の低圧電極端子とを接続することにより、ｎ相の交流放電を各オゾン発生ユニットで発生させ、かつ、３相からｎ相まで、均等時間分割できる時分割器を備え、外部信号から指定相数信号を前記時分割器に入力することにより、時分割器から均等時間分割した信号をインバータに指令することで、３相からｎ相まで段階的に平衡性を保って、任意の相に可変制御できるようにすることで、オゾンを発生させるようにしたものである。
【００３３】
また、オゾン電源のｎ個のリアクトルもしくはｎ個のトランスは、断面形状を多角形にしたＩ型コアーの周りの対辺に、トランスコイルもしくはリアクトルコイルを巻いたＵ型コアーもしくはＬ型コアーを複数個密着させることで、ｎ個のトランスもしくはｎ個のリアクトルを構成し、前記ｎ個のトランスもしくはｎ個のリアクトルのコイルをΔ結線もしくはスター結線に結線したものである。【００３４】
また、オゾン電源のｎ個のリアクトルもしくはｎ個のトランスは、多角形のＩ型コアーの周りの対辺に密着させたＵ型コアーまたはＬ型コアーを着脱自在な構成にして、ｎ相のトランスまたはリアクトル構成とした変成器を３相〜ｎ相のトランスまたはリアクトル構成に可変できるものである。【００３５】
また、オゾン電源のｎ個の高電圧端子とオゾン発生器ユニットのｎ個の高圧電極端子間にヒューズもしくは遮断するための遮断器を設けたものである。【００３６】
また、オゾン電源のｎ個の高電圧端子の出力部のそれぞれに電流検出器を設け、各位相に流れる電流値が所定値以上である相があれば、前記所定値以上の電流が流れている相を電気的に遮断させ、ｎ−１相で運転するものである。【００３７】
また、オゾン電源のｎ個の高電圧端子の出力部と低電圧電位出力部のそれぞれに電圧検出器を設け、低電圧電位と各位相にかかる電圧値が所定値以下である相があれば、前記所定値以下の電圧である相を電気的に遮断させ、ｎ−１相で運転するものである。
【発明の効果】
【００３８】
この発明のｎ相オゾン発生装置は、ｎ相の交流放電を各オゾン発生装置で発生させ、オゾンを発生させるようにしたので、高濃度で、かつオゾン収率の良い大容量のオゾン発生装置が実現でき、しかも、コンパクトで非常に安価な装置が得られる。また、ｎ相のオゾン発生ユニット毎に、並列リアクトルを設け、オゾン発生ユニットと並列リアクトルとの並列共振によって、負荷力率を改善するようにしたので、電源容量が下げられ、インバータやトランスを非常に小さくできる効果がある。【００３９】
また、オゾン発生装置の付属部品であるリアクトル、トランスにおいて、断面形状を多角形にしたＩ型コアーの周りの対辺に、トランスコイルもしくはリアクトルコイルを巻いたＵ型コアーもしくはＬ型コアーを複数個密着させることで、ｎ個のトランスもしくはリアクトルを構成し、ｎ個のトランスもしくはリアクトルのコイルを△結線もしくはスター結線に結線することによりトランスまたはリアクトル構成したので、リアクトル、トランスが非常に小さくできる効果がある。【００４０】
さらに、上記の効果に加え、３相からｎ相まで、均等時間分割できる時分割器を設け、外部信号から指定相数信号をこの時分割器に入力することにより、時分割器から均等時間分割した信号をインバータに指令することで、３相からｎ相まで段階的に平衡性を保って、任意の相に可変制御できる。また、リアクトル、トランスにおいて、多角形のＩ型コアーの周りの対辺に密着させたＵ型コアーまたはＬ型コアーを簡単に取り付けたり、取り外すことが容易にできる。また、電源のｎ個の高電圧端子とｎ個の高圧電極端子間にヒューズもしくは遮断するための遮断器を設けることで、不要な相のオゾン発生ユニットを容易に遮断できる。また、各相のオゾン発生ユニットの電流値もしくは電圧を監視し、不具合オゾン発生ユニットを自動的に検出し、その不具合オゾン発生装置を取り除くようにすることを可能にできるようにしたので、発生器ユニットの一部が故障しても、故障した相の接続等を遮断するだけで、容易に復旧でき、大規模システムを非常に短い時間で復旧できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１はこの発明の実施例１における６相インバータ、リアクトルおよび６相トランスで構成したｎ相オゾン発生装置の全体システムの概略を示す回路構成図である。
【図２】図２はこの発明の実施例１におけるｎ相インバータのメイン回路とゲート信号回路図である。
【図３】図３はこの発明の実施例１におけるｎ相オゾン発生装置の各構成要素の詳細構成を示すシステム構成図である。
【図４】図４はこの発明のｎ相インバータの指令信号とインバータ出力波形を示す特性図である。
【図５】図５はこの発明の実施例２におけるインバータの相数を任意に可変させるためのインバータ制御方式を示すブロック図である。
【図６】図６はこの発明の実施例における積層平板式のオゾン発生装置を示す構造図である。
【図７】図７はこの発明の実施例における積層平板式のオゾン発生ユニットの概略構成図である。
【図８】図８はこの発明の実施例３におけるｎ相トランス、リアクトルを示す構造図である。
【図９】図９はこの発明の実施例４におけるｎ相トランス、リアクトル着脱機構を示す構造図である。
【図１０】図１０は従来の大容量オゾン発生装置の概略構成を示すシステム構成図である。
【図１１】図１１は従来のオゾン発生ユニットの電極構造を示す構造図である。
【図１２】図１２は従来のオゾン発生装置のインバータの指令信号とインバータ出力波形図である。
【図１３】図１３はオゾン発生装置のオゾン容量と放電負荷抵抗の関係を示す特性図である。
【図１４】図１４はオゾン発生装置の電源の動作周波数と印加する負荷電圧の関係を示す特性図である。
【図１５】図１５はオゾン発生量７ｋｇ／ｈ級のオゾン発生装置の容積特性を示す特性図である。
【図１６】図１６はオゾン発生量７０ｋｇ／ｈ級のオゾン発生装置の容積特性を示す特性図である。
【図１７】図１７はオゾン発生装置のオゾン性能を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００ａ〜１００ｆ  複数個のオゾン発生ユニット
１１００  ｎ相オゾン発生装置
１５ａ〜１５ｆ  複数個のヒューズもしくは遮断器
１５００  ヒューズもしくは遮断器ブロック
２０１ａ〜２０１ｆ  複数個の並列リアクトル
２０００−ａ  並列リアクトルブロック
２０２ａ〜２０２ｆ  複数個のトランス
２０００−ｂ  ｎ相トランスブロック
３０１ａ〜３０１ｆ  複数個の直列リアクトル
３０００  直列リアクトルブロック
４０１ａ〜４０１ｆ  複数個のインバータ素子
４０００  ｎ相インバータ素子ブロック
５０００  コンバータ（整流器）ブロック
６０００  入力トランスブロック
４１００  インバータドライブ回路
４２００  制御回路
４３００  コンピュータ
１２０  高電圧端子
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
この発明をより詳細に説明するために、添付の図面に従って実施例を説明する。この実施例では、便宜上、６相インバータ、６相トランスで構成した６相オゾン発生装置を例にとって説明するが、ｎ相インバータ、ｎ相トランスで構成したｎ相オゾン発生装置に適用できることはもちろんである。
【実施例１】
【００４４】
図１はこの発明の実施例１におけるｎ相インバータ、リアクトルおよびｎ相トランスで構成したｎ相オゾン発生装置の全体システムの概略を示す回路構成図、図２はこの発明の実施例１におけるｎ相インバータのメイン回路とゲート信号回路図、図３はこの発明の実施例１におけるｎ相オゾン発生装置の各構成要素の詳細構成を示すシステム構成図、図４はこの発明のｎ相インバータの指令信号とインバータ出力波形を示す特性図である。
図３は、図１におけるコンバータユニット５０００、入力トランス６０００については、省略して示している。
図１〜図３において、１００ａ〜１００ｆは、６個のオゾン発生器ユニット、１１００は、６相（ｎ相）オゾン発生装置で、積層平板式のオゾン発生器ユニット１００を６個で構成し、オゾン発生量７０ｋｇ／ｈ級の大容量オゾン発生装置にした例である。１５００は、６個の発生器ユニット１００ａ〜１００ｆをそれぞれ遮断できる６個のヒューズもしくは遮断器１５ａ〜１５ｆからなるヒューズもしくは遮断器ブロック、２０００−ａは、６個の各オゾン発生器ユニット１００ａ〜１００ｆとの共振によって力率改善を行う６個の並列リアクトル２０１ａ〜２０１ｆからなる並列リアクトルブロック、２０００−ｂは、６個の各オゾン発生器ユニット１００ａ〜１００ｆにそれぞれ高電圧を供給するための６個のトランス２０２ａ〜２０２ｆからなる６相（ｎ相）トランスブロック、３０００は、インバータ出力電流を抑制する６個の直列リアクトル３０１ａ〜３０１ｆからなる直列リアクトルブロック、４０００は、直流電圧の入力から６相電圧を出力するための６個のインバータ素子４０１ａ〜４０１ｆからなる６相（ｎ相）インバータ素子ブロック、５０００は、各インバータ素子４０１ａ〜４０１ｆに入力する直流電圧を供給するための複数のコンバータ（整流器）５１００および５２００からなるコンバータ（整流器）ブロック、６０００は、商用交流電源とオゾン発生装置の負荷による第３高調波を遮断するための複数の入力トランス６１００ａ、６１００ｂ、６２００ａおよび６２００ｂから成る入力トランスブロック、４１００は、６相（ｎ相）インバータ素子ブロック４０００を駆動するためのインバータドライブ回路、４２００は、６相（ｎ相）インバータ素子ブロック４０００の制御回路、４３００は、オゾン発生装置の状態およびインバータに出力する電流等の設定条件指令と管理を行うコンピュータである。図１、図２において、ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｃ２、ｄ１、ｄ２、ｅ１、ｅ２、ｆ１、ｆ２は、６相（ｎ相）インバータ素子のゲート指令信号を示す。Ｘ１、Ｘ２はコンバータ（整流器）ブロック５０００からの直流電圧入力、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６は、６相（ｎ相）トランスブロック２０００−ｂからの６相（ｎ相）高電圧交流電圧出力であり、このｎ相の高電圧交流電圧を出力するｎ個の高電圧端子に接続される。ＹＧは６相交流電圧の共通低電圧（アース）であり、ｎ個の高電圧に対して共通電位を有する１個の低電圧を出力する低電圧端子に接続される。図２において、Ｄ１ａ１〜Ｄ６ｆ２は、各インバータ素子４０１ａ〜４０１ｆの各ゲート指令信号に設けた複数のダイオード、４１ａ〜４６ｂは各インバータ素子４０１ａ〜４０１ｆに設けた複数のパワートランジスターを示す。図１、図３のオゾン発生装置においては、オゾン発生器の水の冷却機構や原料ガスの供給構造、オゾンガスの取り出し機構については当然必要であるが、この発明と直接関係がないため、図には記載していない。１２０は、６個のオゾン発生ユニット１００ａ〜１００ｆのそれぞれに位相の異なる６相（ｎ相）の高電圧交流電圧を供給するための高電圧端子である。【００４５】
図１において、入力トランスブロック６０００に商用交流電源を入力し、オゾン発生装置に電圧を供給する。人カトランスブロック６０００では、商用交流電源とオゾン発生装置とを電気的に分離することで、オゾン発生装置のインバータのＯＮ−ＯＦＦやオゾン発生装置からの高調波成分が商用交流電源に重畳されないようにカットする役目をしている。コンバータ（整流器）ブロック５０００では、人カトランスブロック６０００の２次電圧を受け、直流電圧に整流している。コンバータブロック５０００からの直流電圧は、６相（ｎ相）インバータ素子ブロック４０００に入力される。６相（ｎ相）インバータ素子ブロック４０００では、コンピュータ４３００から所定電流、周波数（周期）指令を制御回路４２００に入力する。制御回路４２００では、所定の周期で、かつ、６相（ｎ相）に分けた位相の６相（ｎ相）パルス波形を作り出し、インバータドライブ回路４１００に信号が送られる。インバータドライブ回路４１００では、各インバータ素子４０１ａ〜４０１ｆを駆動するための出力にまで、出力アップして、インバータドライブ回路４１００にＯＮ−ＯＦＦパルスが送られる。６相（ｎ相）インバータ素子ブロック４０００のゲート信号回路は、図２のようになっており、ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｃ２、ｄ１、ｄ２、ｅ１、ｅ２、ｆ１、ｆ２には、図４のパルス波形が入力される。【００４６】
例えば、ａ１は位相０で、所定パルス幅でＯＮ信号がダイオードＤ１ａ１を介して、インバータ素子４０１ａのパワートランジスター４１ａのゲート回路にＯＮ信号が入力されるとともに、ダイオードＤ２ａ１を介して、次のインバータ素子である４０１ｂのパワートランジスター４２ｂのゲート回路にもＯＮ信号が入力され、パワートランジスター４１ａと４２ｂが導通状態になることで、パルス幅期間、ｙ１−ｙ２間に＋電圧が印加される。
次にａ２にＯＮ信号がダイオードＤ１ａ２を介して、インバータ素子４０１ａのパワートランジスター４１ｂのゲート回路にＯＮ信号が入力されるとともに、ダイオードＤ２ａ２を介して、次のインバータ素子である４０１ｂのパワートランジスター４２ａのゲート回路にもＯＮ信号が入力され、パワートランジスター４１ｂと４２ａが導通状態になることで、パルス幅期問、ｙ１−ｙ２間に−電圧が印加される。上記のａ１、ａ２のゲート信号が、所定周期Ｔで交互にＯＮ、ＯＦＦ信号が入力されることで、ｙ１−ｙ２間には、周期Ｔの交流矩形波電圧がインバータから出力される。
また、ｂ１、ｂ２は、ａ１、ａ２の信号を基準にして、位相はｔ（＝Ｔ／ｎ）遅れたパルス信号がインバータ素子４０１ｂ、４０１ｃのパワートランジスター４２ａ、４３ｂのＯＮおよびパワートランジスター４３ａ、４２ｂのＯＮを交互に繰返すことで、ｙ１−ｙ２間の交流矩形波電圧波形から位相ｔがずれた交流矩形波電圧波形がｙ２−ｙ３間に印加される。【００４７】
このようにして、位相がｔ毎ずれた交流矩形波電圧波形がｙ３−ｙ４間、ｙ４−ｙ５間、ｙ６−ｙ１間に印加される。この複数個の交流電圧を直列リアクトルブロック３０００の各直列リアクトル３０１ａ〜３０１ｆを介して、６相（ｎ相）トランスブロック２０００−ｂに入力すると、矩形交流電圧波形は直列リアクトルおよびトランスのＬ成分で、遅れた電流波形がトランスの１次側に流れることで、６相（ｎ相）トランスブロック２０００−ｂの２次側に、正弦波に近い６相（ｎ相）の高電圧波形Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６が出力される。直流電圧が均等に重畳して、インバータにかかる電圧をできるだけ低くして、インバータの耐電圧を抑制するため、６相（ｎ相）トランスブロック２０００−ｂの１次側は、循環結線にしている。また、２次側は低圧電位（アース）を共通にするため、星型結線で、６相（ｎ相）の高電圧波形を出力している。【００４８】
図３において、６相（ｎ相）の高電圧波形Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６は、６個のオゾン発生器ユニット１００ａ〜１００ｆ毎に遮断ができるように、ヒューズもしくは遮断器ブロック１５００で、６個のヒューズもしくは遮断器１５ａ〜１５ｆを介して、６個のオゾン発生器ユニット１００ａ〜１００ｆのそれぞれに位相の異なる６相（ｎ相）の高電圧交流電圧を高電圧端子１２０から供給している。低圧電極は、装置の筐体と共通電位（アース）としてＹＧでトランスブロック２０００−ｂに戻されている。
【実施例２】
【００４９】
この実施例２においては、並列リアクトルブロック２０００−ａに、６個（ｎ個）の同一のリアクトル２０１ａ〜２０１ｆを配設しており、６相（ｎ相）トランスブロック２０００−ｂの２次側の高圧出力側と低圧電位（アース）間に接続して、各オゾン発生器ユニット１００ａ〜１００ｆに対して並列に各リアクトル２０１ａ〜２０１ｆを挿入している。オゾン発生器ユニット１００の負荷としては、誘電体で形成されているため、容量負荷であり、負荷は進み負荷で、力率は約２０％程度と低い。そのため、オゾン発生器ユニット１００に、例えば、１０ｋＷの電力を供給するように設計すれば、力率が低いため、１つのオゾン発生器ユニット１００には、約５０ｋＶＡ容量の電源を供給できるようにしなければならない。つまり、トランスブロック２０００−ｂ、インバータブロック４０００の容量を大きな値で設計しなければならなくなり、製作コストと同時に重量、容積が非常に大きくなる問題点が生じる。この問題は大容量のオゾン発生装置になればなる程大きな課題となってくる。
この問題点を解消するため、この実施例２では、６相（ｎ相）トランスブロック２０００−ｂの２次側に並列リアクトルブロック２０００−ａを設け、並列リアクトル２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ、２０１ｅ、２０１ｆと６個（ｎ個）のオゾン発生器ユニット１００ａ〜１００ｆとのそれぞれの間で並列共振をさせて、力率改善をして、６相（ｎ相）トランスブロック２０００−ｂの２次側部で、２０％以上大幅に高くすることで、トランスブロック２０００−ｂおよびインバータフロック４０００の力率が改善され、非常にコンパクトなトランスブロック２０００−ｂおよびインバータブロック４０００を実現することができる。この６相（ｎ相）並列共振は、単機のオゾン発生器ユニットで、並列共振を行うより、負荷電流が有効に利用されるため、単機での共振リアクトルよりも、小さく設計できるというメリットがある。
さらに、オゾン発生器ユニット１００とリアクトルで共振する場合、並列共振以外に直列共振が多く用いられている。しかし、直列共振方式は大容量オゾン発生装置になると、負荷インピーダンスが小さくなるために、供給する負荷電流のコントロールが非常に難しくなることや、オゾン濃度の制御性が悪くなったりし、安定性が悪くなる傾向にある。
なお、小容量のオゾン発生装置においては、電源電圧が低く設計できたり、リアクトルに流す電流値が小さくできるため、直列リアクトルの方がコスト面で有利である。
【実施例３】
【００５０】
次に、図５により実施例３を説明する。この実施例３は、３相からｎ相まで、均等時間分割できる時分割器を備え、外部信号から指定相数信号を時分割器に入力することにより、時分割器から均等時間分割した信号をインバータに指令することで、３相からｎ相まで段階的に平衡性を保って、任意の相に可変制御できるようにしたものである。
図５は、コンピュータ４３００で、オゾン発生器の周波数Ｆ、インバータの駆動する相数ｎを入力し、コンピュータ４３００で、インバータ素子ブロック４０００に周期Ｔおよび入力したｎ相から位相時間ｔを算出し、制御回路４２００、インバータドライブ回路４１００を介して各相のインバータ素子４０１に応じたインバータ駆動指令を算出しているところを示す。
図５において、９００１は周波数Ｆの入力信号、９００２は相数ｎの入力信号、９１００は演算ブロックである。この演算ブロック９１００は、周期Ｔの算出ブロック９１１０と、位相時間ｔの算出ブロック９１２０と、相数に合った位相間隔の算出ブロック９１３０とを含んでいる。入力信号は周波数Ｆ、相数ｎ以外にオゾン発生装置の出力制御する負荷電流指令信号等があるが、ここでは、相数変更による位相の平衡性を制御する発明と直接関係を要しない入力信号は省略した。また、演算ブロック９１００の演算においても、相数変更による位相の平衡性を制御する演算処理については省略した。【００５１】
次に、動作について説明する。
水処理装置やパルプのオゾン漂白等の大規模システムでは、ほぼ３６５日連続運転することが重要なことである。また、長期間故障で停止すると、オゾン処理をすべきものが、出来ず処理待ちの原資が増大するという問題が生じる。
このようなことから、大容量オゾン発生装置になればなる程、装置の故障復旧の容易さが重要になってくる。
大容量オゾン発生装置では、最大１日程度停止できる定期点検期間において、故障部分については、随時交換し、定期点検以前に故障した場合は、できるだけ短い時間で、装置を再開する必要が生じる。そのため、定期点検以前の故障では、的確に故障部分を検出し、故障した箇所を取り除き、性能が若干落ちても、安定に運転を再開できるようにする必要がある。【００５２】
この実施例３では、６相（ｎ相）オゾン発生装置において、装置の１部が故障した場合においても、相数を減らしても運転できるようにしたインバータ部の制御に関する実施例である。図５では、コンピュータ４３００から、運転するインバータの周波数Ｆと相数ｎもしくは、不要な相番について、指示すると、周波数Ｆと相数ｎから相数に合った位相間隔を演算ブロック９１００で演算し、インバータの制御回路４２００に信号を送り、制御回路４２００で、パルス信号を作り、インバータドライブ回路４１００を介して、インバータ素子ブロック４０００における運転したい部分のインバータ素子４０１にのみ運転できるようにしたものである。
このように、コンピュータ等により、相数に合った位相間隔を演算し、任意の相数に合ったインバータを運転できるようにすることで、インバータ自身は常に平衡負荷を保った状態で運転ができ、相数が変わることで、オゾン発生装置の負荷バランスがとれなくなり、電源の入力バランスを悪くする心配がなくなることになる。すなわち、３相からｎ相まで、均等時間分割できる時分割器を備え、外部信号から指定相数信号を時分割器に入力することにより、時分割器から均等時間分割した信号をインバータに指令することで、３相からｎ相まで段階的に平衡性を保って、任意の相に可変制御できるものである。
また、故障した相のインバータの結線を取り除く作業をせずに、運転を再開できる効果がある。
【実施例４】
【００５３】
次に、実施例４を図８により説明する。
図８は、６相（ｎ相）の直列リアクトル３０００、６相（ｎ相）交流電圧を昇圧する６相（ｎ相）トランス２０００−ｂおよびオゾン発生器負荷と共振させることで、力率改善を行う６相（ｎ相）並列リアクトル２０００−ａを一体構成した構造図を示す。
図８において、２１ａ〜２１ｆは６相（ｎ相）のトランスもしくはリアクトルのコイル部分を示す。２２ａ〜２２ｆは６相（ｎ相）のトランスもしくはリアクトルのＵ型又はＬ型のコアー部分を示す。２３は断面形状が６角（ｎ角）のＩ型コアーを示す。２９はＵ型又はＬ型のコアー２２ａ〜２２ｆとＩ型コアー２３とを接続するバンドを示す。【００５４】
次に動作について説明する。
この実施例４では、６相（ｎ相）オゾン発生装置において、６相（ｎ相）の直列リアクトル３０００、６相（ｎ相）のトランス２０００−ｂおよび並列リアクトル２０００−ａ（６相（ｎ相）変成器）を、図８のように、６相（ｎ相）に対応して、６角（ｎ角）形のＩ型磁性体２９と、Ｉ型磁性体コアー２９の多角面に、Ｕ型又はＬ型の磁性体コアー２２ａ〜２２ｆを組み合わせることで、磁気ループを形成したコアーを作り、この磁気コアーにコイル２１ａ〜２１ｆを設けることで、一体型の６相（ｎ相）トランス、リアクトルを形成している。
このように、一体型の６相（ｎ相）変成器に構成することで、６相（ｎ相）変成器を小型化することができる。
【実施例５】
【００５５】
次に、実施例５を図９により説明する。
図９は、６相（ｎ相）の直列リアクトル３０００、６相（ｎ相）交流電圧を昇圧する６相（ｎ相）トランス２０００−ｂおよびオゾン発生器負荷と共振させることで、力率改善を行う６相（ｎ相）並列リアクトル２０００−ａの相数を容易に取外しや取付け容易な構造にしていることを示す。【００５６】
次に動作について説明する。
この実施例５では、一体型の６相（ｎ相）変成器において、６相（ｎ相）変成器の内、Ｕ型又はＬ型の磁性体コアーを止めているバンド２９を外すことで、容易に磁性体コアーをコイル２１毎取り除くことができる構造としたので、特に、故障した相の変成器を取り除き、オゾン発生装置のシステム再復帰を早めることができる効果がある。
【実施例６】
【００５７】
この実施例６においては、６相（ｎ相）オゾン発生器ユニットの各高圧端子１２０と直列にヒューズもしくは遮断器１５ａ〜１５ｆを設け、不良になったオゾン発生器ユニット１００、およびインバータ素子の１相分を遮断できるように構成したものである。
なお、６相（ｎ相）オゾン発生器ユニットの各高圧端子１２０と直列に接続されるヒューズもしくは遮断器１５ａ〜１５ｆは、トランス２０００−ｂの２次側の高電圧出力端子に直列に接続をしてもよい。【００５８】
オゾン発生器ユニット１００毎にヒューズもしくは遮断器１５ａ〜１５ｆを設ければ、各相において、過電流が流れると自動的に、過電流が流れた相が遮断された状態で、運転が続けられることになる。また、遮断器１５ａ〜１５ｆにおいては、図３に示すように、コンピュータ４３００により遮断器操作手段４３１５を介して、外部から強制的に遮断すれば、遮断した相を取り除くことなく、運転が続けられる。
【実施例７】
【００５９】
実施例７においては、６相（ｎ相）オゾン発生装置の各部分に流れる電流を検出する電流検出器（図示せず）を設け、入力トランスの入力電流、出力電流、コンバータの出力電流、各相のインバータ素子の出力電流、直列リアクトルの出力電流、トランスの出力電流、並列リアクトルの電流、オゾン発生器ユニットの電流のそれぞれの電流値を電流検出器で自動的に検出し、不具合部分を自動的に検出し、装置の停止もしくは不具合の相を切り離すようにしたものである。各部の電流値を監視し、所定電流範囲内であるか、ないかの判断をして、入力トランス、コンバータ、各相のインバータ素子、直列リアクトル、トランス、並列リアクトル、オゾン発生器ユニットの不具合部分を検出し、装置の停止もしくは不具合になった相を自動的に切り離すようにする。【００６０】
オゾン発生器ユニット１００毎に入力トランスの入力部、出力部、コンバータ出力部および各相のインバータ出力部、直列リアクトル部、トランス出力部、並列リアクトル部、オゾン発生器部に電流検出器を設け、入力トランスの入力電流値、出力電流値、コンバータ出力電流値および各相のインバータ出力電流値、直列リアクトル電流値、トランス出力電流値、並列リアクトル電流値、オゾン発生器ユニット電流値を随時検出し、これらの電流値をコンピュータ４３００に取り込み、指定した定格条件以上の過電流が流れていないか、定格条件以下の電流が流れていないか監視し、定格電流範囲外の電流値を示している検出箇所を選出することで、入力トランス、コンバータ部および各相のインバータ出力部、直列リアクトル部、トランス出力部、並列リアクトル部、オゾン発生器ユニット部の故障箇所を特定し、装置の停止もしくは不具合になった相を自動的に切り離すようにする。
大容量のオゾン発生装置では、上記のように、システムの各箇所の電流を随時監視し、即座に故障箇所を特定し、装置の停止もしくは不具合になった相を自動的に切り離すことで、迅速な装置の修理および再運転させることに対して効果がある。
【実施例８】
【００６１】
実施例８においては、６相（ｎ相）オゾン発生装置の各部分の電圧を検出する電圧検出器を設け、入力トランスの入力電圧、出力電圧、コンバータ出力電圧および各相のインバータ出力電圧、直列リアクトル部、トランス入力電圧、トランス出力電圧、並列リアクトル部、オゾン発生器ユニット電圧のそれぞれの電圧値を電圧検出器で自動的に検出し、不具合部分を自動的に検出し、装置の停止もしくは不具合の相を切り離すようにしたものである。各部の電圧値を監視し、所定電圧範囲内であるか、ないかの判断して、入力トランス、コンバータおよび各相のインバータ素子、直列リアクトル、トランス、並列リアクトル、オゾン発生器の不具合部分を検出し、装置の停止もしくは不具合になった相を自動的に切り離すようにする。【００６２】
オゾン発生器ユニット１００毎に入力トランスの入力部、出力部、コンバータ出力部および各相のインバータ出力部、直列リアクトル部、トランス出力部、並列リアクトル部、オゾン発生器部に電圧検出器を設け、入力トランスの入力電圧値、出力電圧値、コンバータ出力電圧値および各相のインバータ出力電圧値、直列リアクトル電圧値、トランス出力電圧値、並列リアクトル電圧値、オゾン発生器電圧値を随時検出し、これらの各電圧値をコンピュータ４３００に取り込み、指定した定格条件範囲内の電圧にて稼動されているか監視し、定格電圧範囲外を示している検出箇所を選出することで、入力トランス、コンバータ部および各相のインバータ出力部、直列リアクトル部、トランス出力部、並列リアクトル部、オゾン発生器部の故障箇所を特定し、装置の停止もしくは不具合になった相を自動的に切り離すようにする。
大容量のオゾン発生装置では、上記のように、システムの各箇所の電圧を随時監視し、即座に故障箇所を特定し、装置の停止もしくは不具合になった相を自動的に切り離すことで、迅速な装置の修理および再運転させることに対して効果がある。
また、各箇所の電流、電圧の両方を随時監視することにより、より早く故障箇所を特定できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
この発明のｎ相オゾン発生装置は、高濃度で、かつ大容量のオゾンを必要とする下水の高度水処理やパルプ漂白分野の大容量オゾン発生装置に適用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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