(57)【要約】【課題】スイッチング損失やノイズの低減をさらに図ることができ、スイッチング効率並びにオゾンの発生効率を高めることができるオゾン発生器を提供する。【解決手段】トランス１２と、トランス１２の一次側に接続された直流電源部１４と、トランス１２の二次側に接続された反応器１６と、トランス１２の一次巻線の一端と直流電源部１４との間に接続された半導体スイッチ２２と、半導体スイッチ２２を設定されたスイッチング周波数でオン／オフ制御することで、反応器１６に電圧を印加する制御回路２４と、を有し、反応器１６内が容易に放電する条件に設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスと、
前記トランスの一次側に接続された直流電源部と、
前記トランスの二次側に接続された反応器と、
前記トランスの一次巻線の一端と前記直流電源部との間に接続された半導体スイッチと、
前記半導体スイッチを設定されたスイッチング周波数でオン／オフ制御することで、前記反応器に電圧を印加する制御回路と、を有し、
前記反応器内が容易に放電する条件に設定されていることを特徴とするオゾン発生器。
【請求項２】
請求項１記載のオゾン発生器において、
前記制御回路は、前記トランスの一次側電流がゼロの段階で、前記半導体スイッチをターンオンし、前記一次側電流が負方向となった段階で、前記半導体スイッチをターンオフすることを特徴とするオゾン発生器。
【請求項３】
請求項１又は２記載のオゾン発生器において、
前記半導体スイッチのオン期間に流れる前記一次側電流は、少なくとも前記トランスの漏れインダクタンスと、前記トランスの巻線容量と、前記反応器の放電電極間の容量とから構成されるＬＣ回路の共振による振動電流であり、
前記一次側電流が負方向に流れる期間中に、前記半導体スイッチがターンオフとなるように、前記漏れインダクタンスが設定されていることを特徴とするオゾン発生器。
【請求項４】
請求項１又は２記載のオゾン発生器において、
前記半導体スイッチのオン期間に流れる前記一次側電流は、少なくとも前記トランスの漏れインダクタンスと、前記トランスの巻線容量と、前記反応器の放電電極間の容量とから構成されるＬＣ回路の共振による振動電流であり、
前記半導体スイッチのオン期間が、前記一次側電流の１／２周期より長く、且つ、１周期以下に設定されていることを特徴とするオゾン発生器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のオゾン発生器において、
前記半導体スイッチのオフ期間にわたって、前記反応器に交流電圧が印加されることを特徴とするオゾン発生器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のオゾン発生器において、
前記反応器は、
２つの放電電極が所定のギャップ長を隔てて配置された１以上の電極対を有し、
前記電極対の少なくとも前記２つの放電電極間に原料ガスを通過させ、前記２つの放電電極間に印加される前記電圧によって、前記２つの放電電極間に放電を発生させることで、オゾンを発生することを特徴とするオゾン発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン発生器に関し、例えば車載用として好適なオゾン発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、オゾン発生器の放電回路としては、例えば特許文献１に記載の高周波電源（ＲＦ電源）や特許文献２〜４に示すような放電回路がある。
【０００３】
特許文献１記載の高周波電源は、発振回路と、該発振回路から出力された高周波信号を増幅する電力増幅部と、高周波電源側のインピーダンスと負荷側のインピーダンスを整合させる整合器とを有し、電力増幅部からの出力を、整合器を介して負荷に供給するようにしている。
【０００４】
特許文献２及び３に示すパルス発生回路は、オープニングスイッチ方式のパルス発生回路であって、直流電源部の両端にトランス、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチを直列に接続し、第１半導体スイッチのアノード端子に一端が接続された前記トランスの一次巻線の他端にカソード、第１半導体スイッチのゲート端子にアノードとなるようにダイオードを接続した極めて簡単な回路である。
【０００５】
そして、第２半導体スイッチをオンすることにより、第１半導体スイッチも導通し、トランスの一次巻線に直流電源部の電圧が印加され、該トランスに誘導エネルギーが蓄積される。その後、第２半導体スイッチをオフさせると、第１半導体スイッチも急速にターンオフするため、トランスの二次巻線に非常に急峻に立ち上がる極めて幅の狭い高電圧パルスが発生し、出力端子より高電圧パルスを取り出すことができる。
【０００６】
特許文献４記載のパルス発生回路は、半導体スイッチのオン期間において、トランスの一次側に振動電流を流すことで、該オン期間に二次側の出力端子からパルス電圧を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２３３２９４号公報
【特許文献２】特許第３８１１６８１号公報
【特許文献３】特許第４４１８２１２号公報
【特許文献４】特開２０１４−０３６５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、オゾン発生器としては、例えば車載用のオゾン発生器がある。車載用のオゾン発生器の用途としては、例えば燃焼室への燃料の噴射のタイミングに合わせて、噴射燃料中にオゾン発生器で発生させたオゾンを混入させることで、燃料への着火を促進させること等が挙げられる。
【０００９】
上述した特許文献２及び３記載のパルス発生回路は、トランスの一次側電流がゼロの時点で半導体スイッチをターンオンするが（ＺＣＳ：Ｚｅｒｏ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、一次電流の値が予め決められたピーク値となった時点において半導体スイッチをターンオフするようにしている（ハードスイッチング）。そのため、スイッチング損失やノイズの低減には限界がある。
【００１０】
特許文献４記載のパルス発生回路は、半導体スイッチのオン期間のみにパルス電圧を発生させるようにしているため、放電を発生させるためのエネルギーを十分に供給することができないおそれがある。
【００１１】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、スイッチング損失やノイズの低減をさらに図ることができ、スイッチング効率並びにオゾンの発生効率を高めることができるオゾン発生器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
［１］  第１の本発明に係るオゾン発生器は、トランスと、前記トランスの一次側に接続された直流電源部と、前記トランスの二次側に接続された反応器と、前記トランスの一次巻線の一端と前記直流電源部との間に接続された半導体スイッチと、前記半導体スイッチを設定されたスイッチング周波数でオン／オフ制御することで、前記反応器に電圧を印加する制御回路と、を有し、前記反応器内が容易に放電する条件に設定されていることを特徴とする。
【００１３】
反応器内が容易に放電する条件としては、例えば反応器内の圧力が負圧に設定されていること、又は、反応器内に設置された放電電極の放電ギャップが狭いこと、又は、その両方が挙げられる。
【００１４】
反応器を負圧に設定したり、放電ギャップを狭くすることで、放電が発生し易くなり、トランスの一次側電流は、少なくともトランスの漏れインダクタンスと、トランスの巻線容量と、反応器の放電電極間の電極容量とから構成されるＬＣ回路の共振による振動電流となる。そのため、従来のように、一次側電流のピーク値で半導体スイッチをターンオフする必要がなくなる。すなわち、一次側電流が負方向となった段階で半導体スイッチをターンオフすることが可能となる。
【００１５】
これにより、半導体スイッチのオン及びオフのスイッチングを共にＺＣＳにて動作させることが可能となり、スイッチング損失やノイズの低減をさらに図ることができ、スイッチング効率並びにオゾンの発生効率を高めることができる。
【００１６】
［２］  第１の本発明において、前記制御回路は、前記トランスの一次側電流がゼロの段階で、前記半導体スイッチをターンオンし、前記一次側電流が負方向となった段階で、前記半導体スイッチをターンオフすることが好ましい。
【００１７】
［３］  第１の本発明において、前記半導体スイッチのオン期間に流れる前記一次側電流は、少なくとも前記トランスの漏れインダクタンスと、前記トランスの巻線容量と、前記反応器の放電電極間の容量とから構成されるＬＣ回路の共振による振動電流であり、前記一次側電流が負方向に流れる期間中に、前記半導体スイッチがターンオフとなるように、前記漏れインダクタンスを設定してもよい。
【００１８】
先ず、半導体スイッチのオン期間の開始時点（ターンオン時）では、トランスの一次側電流がゼロである。また、一次側電流が負方向に流れる期間中に半導体スイッチがターンオフすることから、一次側電流がゼロとなった時点で半導体スイッチをオフにすることができる。これにより、半導体スイッチのオン及びオフのスイッチングを共にＺＣＳにて動作させることが可能となる。
【００１９】
［４］  第１の本発明において、前記半導体スイッチのオン期間に流れる前記一次側電流は、少なくとも前記トランスの漏れインダクタンスと、前記トランスの巻線容量と、前記反応器の放電電極間の容量とから構成されるＬＣ回路の共振による振動電流であり、前記半導体スイッチのオン期間を、前記一次側電流の１／２周期より長く、且つ、１周期以下に設定してもよい。この場合、一次側電流が負方向に流れる期間中に半導体スイッチをターンオフすることができるため、半導体スイッチのオン及びオフのスイッチングを共にＺＣＳにて動作させることが可能となる。
【００２０】
［５］  第１の本発明において、前記半導体スイッチのオフ期間にわたって、前記反応器に、交流電圧が印加されてもよい。
【００２１】
半導体スイッチのオン期間後のオフ期間にわたって、反応器に交流電圧、すなわち、負電圧と正電圧とが連続して印加される。このことから、半導体スイッチのオン期間のみにパルス電圧を発生させる場合と異なり、反応器内へのエネルギーの供給を増加させることができる。反応器内が負圧又は、放電ギャップが狭い、又は、その両方によって放電が起きやすい状態にあることと、反応器へのエネルギー供給が増大することとの相乗効果により、より効率的にオゾンを発生させることができる。
【００２２】
［６］  第１の本発明において、前記反応器は、２つの放電電極が所定のギャップ長を隔てて配置された１以上の電極対を有し、前記電極対の少なくとも前記２つの放電電極間に原料ガスを通過させ、前記２つの放電電極間に印加される前記電圧によって、前記２つの放電電極間に放電を発生させることで、オゾンを発生してもよい。
【００２３】
［７］  第１の本発明において、前記反応器内が容易に放電する条件は、前記反応器内の圧力が負圧であることであり、負圧としては、例えば−０．０１〜−０．１０ＭＰａの範囲が挙げられる。
【００２４】
［８］  第１の本発明において、前記反応器内が容易に放電する条件は、前記反応器内に設置された放電電極の放電ギャップが狭いことであり、放電ギャップは、１０ｍｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下である。
【００２５】
［９］  第１の本発明において、前記反応器内が容易に放電する条件は、前記反応器内の圧力が負圧であって、且つ、前記反応器内に設置された放電電極の放電ギャップが狭いことである。
【００２６】
［１０］  第２の本発明に係るオゾン発生器は、トランスと、前記トランスの一次側に接続された直流電源部と、前記トランスの二次側に接続された反応器と、前記トランスの一次巻線の一端と前記直流電源部との間に接続された半導体スイッチと、前記半導体スイッチを設定されたスイッチング周波数でオン／オフ制御することで、前記反応器に電圧を印加する制御回路と、を有し、前記反応器内の圧力が負圧に設定されていることを特徴とする。
【００２７】
［１１］  第３の本発明に係るオゾン発生器は、トランスと、前記トランスの一次側に接続された直流電源部と、前記トランスの二次側に接続された反応器と、前記トランスの一次巻線の一端と前記直流電源部との間に接続された半導体スイッチと、前記半導体スイッチを設定されたスイッチング周波数でオン／オフ制御することで、前記反応器に電圧を印加する制御回路と、を有し、前記反応器内に設置された放電電極の放電ギャップが狭いことを特徴とする。
【００２８】
［１２］  第４の本発明に係るオゾン発生器は、トランスと、前記トランスの一次側に接続された直流電源部と、前記トランスの二次側に接続された反応器と、前記トランスの一次巻線の一端と前記直流電源部との間に接続された半導体スイッチと、前記半導体スイッチを設定されたスイッチング周波数でオン／オフ制御することで、前記反応器に電圧を印加する制御回路と、を有し、前記反応器内の圧力が負圧に設定され、且つ、前記反応器内に設置された放電電極の放電ギャップが狭いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係るオゾン発生器によれば、スイッチング損失やノイズの低減をさらに図ることができ、スイッチング効率並びにオゾンの発生効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施の形態に係るオゾン発生器の構成を示す回路図である。
【図２】反応器の要部を拡大して示す縦断面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線上の断面図である。
【図４】参考例に係るオゾン発生器の処理動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本実施の形態に係るオゾン発生器の処理動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係るオゾン発生器の実施の形態例を図１〜図５を参照しながら説明する。
【００３２】
本実施の形態に係るオゾン発生器１０は、図１に示すように、トランス１２と、該トランス１２の一次側に接続された直流電源部１４と、トランス１２の二次側に接続された反応器１６と、トランス１２の一次巻線１８の一端１８ａと直流電源部１４との間に接続され、逆並列で接続されたダイオード２０を有する半導体スイッチ２２と、半導体スイッチ２２をオン／オフ制御することで、反応器１６に電圧を印加する制御回路２４とを有する。
【００３３】
直流電源部１４は、直流電源２６とコンデンサ２８とが並列に接続されて構成されている。従って、直流電源部１４の正極端子３０ａ（直流電源２６の＋端子とコンデンサ２８の一方の電極との接点）と一次巻線１８の他端１８ｂとが接続され、直流電源部１４の負極端子３０ｂ（直流電源２６の−端子とコンデンサ２８の他方の電極との接点）と一次巻線１８の一端１８ａとの間に半導体スイッチ２２が接続されている。なお、図１の例では、半導体スイッチ２２が直流電源部１４の負極端子３０ｂ側に設けられているが、正極端子３０ａ側に設けても同じ効果をもたらすことはいうまでもない。
【００３４】
半導体スイッチ２２は、自己消弧形あるいは転流消弧形のデバイスを用いることができるが、この実施の形態では、電界効果型トランジスタ、例えばダイオード２０が逆並列で内蔵されたＭＯＳＦＥＴを使用している。ＭＯＳＦＥＴとしては、ＳｉＣ（炭化珪素）を用いたＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴでもよい。
【００３５】
制御回路２４は、半導体スイッチ２２をオン／オフ制御するためのスイッチング制御信号Ｓｃを生成する。半導体スイッチ２２のゲートには、制御回路２４からのスイッチング制御信号Ｓｃが印加されるようになっており、制御回路２４によって半導体スイッチ２２のオン及びオフが制御される。
【００３６】
反応器１６は、図２に示すように、中空部３４を有し、該中空部３４に原料ガス３６が供給される筐体３８と、筐体３８の中空部３４に設置された１以上の電極対４０とを有する。電極対４０は、２つの放電電極４２が所定のギャップ長Ｄｇを隔てて配置されて構成されている。
【００３７】
反応器１６は、電極対４０の少なくとも２つの放電電極４２間に原料ガス３６を通過させ、２つの放電電極４２間に放電を発生させることで、オゾンを発生させる。２つの放電電極４２で挟まれた空間は、放電が発生する空間であることから、ここでは、放電空間４４と定義する。
【００３８】
特に、本実施の形態では、筐体３８の互いに対向する内壁（一方の内壁４６ａ及び他方の内壁４６ｂ）間において、複数の電極対４０が直列あるいは並列あるいは直列及び並列に配列される。図２の例では複数の電極対を直列及び並列に配列した例を示す。
【００３９】
図３に示すように、各放電電極４２は棒状を有し、原料ガス３６の流れの主方向を法線方向とする原料ガス通過面４８に沿って延び、筐体３８の一方の側壁５０ａ及び他方の側壁５０ｂ間に張設されている。すなわち、筐体３８の中空部３４を原料ガス通過面４８に沿って横断し、筐体３８の一方の側壁５０ａ及び他方の側壁５０ｂに固定された形態となっている。なお、原料ガス３６の流れの主方向とは、原料ガス３６の中央部分における指向性のある流れの方向を示し、これは、原料ガス３６の周辺部の指向性のない流れ成分の方向を排除する意味である。
【００４０】
各放電電極４２は、中空部５２を有する筒状の誘電体５４と、該誘電体５４の中空部５２内に位置された導体５６とを有する。図２及び図３では、誘電体５４は円筒状を有し、横断面形状が円形の中空部５２が形成された例を示す。導体５６は横断面形状が円形を有する。もちろん、これらの形状に限定する必要はなく、誘電体５４は、横断面形状が三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形の筒状としてもよい。これに対応させて、導体５６の形状も横断面形状が三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形の柱状としてもよい。
【００４１】
原料ガス３６は、本実施の形態では、オゾンを発生させることを目的としているため、例えば酸素を含んだガスを例示することができる。
【００４２】
導体５６の材料は、モリブデン、タングステン、ステンレス、銀、銅、ニッケル及びこれらの中から少なくとも１つを含む合金からなる群より選ばれた１つであることが好ましい。合金としては、インバー、コバール、インコネル（登録商標）、インコロイ（登録商標）を例示することができる。
【００４３】
また、誘電体５４の材料は、導体５６の融点未満の温度において焼成することができるセラミックス材料、例えば酸化バリウム、酸化ビスマス、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ネオジム、窒化チタン、窒化アルミ、窒化珪素、アルミナ、シリカ及びムライトからなる群から選ばれた１つ以上の材料を含む単独もしくは複合酸化物や複合窒化物であることが好ましい。
【００４４】
そして、本実施の形態では、反応器１６内が容易に放電する条件に設定されている。反応器１６内が容易に放電する条件としては、例えば反応器１６内の圧力が負圧に設定されていること、又は、反応器１６内に設置された放電電極４２の放電ギャップ（ギャップ長Ｄｇ）が狭いこと、又は、その両方が挙げられる。負圧としては、例えば−０．０１〜−０．１０ＭＰａの範囲が挙げられるが、原料ガスの成分や電極対の数等によって適宜選択することができる。放電ギャップは、１０ｍｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下である。
【００４５】
ここで、参考として、反応器１６内を放電し難い条件に設定した場合の処理動作について図４を参照しながら説明する。
【００４６】
先ず、サイクル１の開始時点ｔ０において、例えばスイッチング制御信号Ｓｃの入力に基づいて、半導体スイッチ２２がオンになると、半導体スイッチ２２のオン期間Ｔ１にわたって、トランス１２に直流電源部１４の電源電圧Ｅとほぼ同じ電圧が印加され、トランス１２の一次インダクタンス（励磁インダクタンス）をＬとしたとき、トランス１２の一次巻線１８に流れる一次側電流Ｉ１は勾配（Ｅ／Ｌ）で時間の経過に伴って直線状に増加し、トランス１２への誘導エネルギーの蓄積が行われる。
【００４７】
その後、一次側電流Ｉ１の値が予め決められたピーク値Ｉｐ１となった時点ｔ１において、半導体スイッチ２２がオフになると、反応器１６への高電圧の二次側電圧Ｖ２の供給が開始されると共に、正方向に二次側電流Ｉ２が流れる。そして、二次側電圧Ｖ２のピークの時点ｔ２で二次側電流Ｉ２がゼロとなり、時点ｔ２を過ぎると、負方向に二次側電流Ｉ２が流れる。
【００４８】
半導体スイッチ２２のオフ期間Ｔ２が経過した時点でサイクル２が開始され、上述したサイクル１と同様の動作が繰り返される。このようにして、反応器１６に高電圧の二次側電圧Ｖ２が印加されることとなる。
【００４９】
次に、本実施の形態に係るオゾン発生器１０の処理動作について、図５を参照しながら説明する。
【００５０】
先ず、本実施の形態では、反応器１６が負圧に設定されていることで、反応器１６内で放電が発生しやすくなっている。
【００５１】
そのため、図５に示すように、サイクル１の開始時点ｔ１０において、例えばスイッチング制御信号Ｓｃの入力に基づいて、半導体スイッチ２２がオンになると、半導体スイッチ２２のオン期間Ｔ１にわたって、トランス１２の一次側に電流（一次側電流ｉ1（ｔ））が流れる。この一次側電流ｉ1（ｔ）は、正方向と負方向に交互に流れる振動波形を有する。この一次側電流ｉ1（ｔ）は、少なくともトランス１２の漏れインダクタンスＬａと、トランス１２の巻線容量Ｃａと、反応器１６の放電電極４２間の電極容量Ｃｂとから構成されるＬＣ回路の共振によるものである。
【００５２】
参考例では、半導体スイッチ２２のオン期間Ｔ１に、ランプ状に増加する一次側電流Ｉ１が流れることから、一次側電流Ｉ１がゼロとなった段階で半導体スイッチ２２をターンオフすることは困難であった。しかし、本実施の形態では、ランプ状に増加する成分に共振による交流成分が加わることで、一次側電流ｉ1（ｔ）が振動電流になることから、一次側電流ｉ1（ｔ）が負方向に流れている間に半導体スイッチ２２のオン信号をオフ、すなわち、半導体スイッチ２２をターンオフしておけば、電流がゼロとなった段階で半導体スイッチ２２をオフすることが可能となる。
【００５３】
特に、本実施の形態では、一次側電流ｉ1（ｔ）が負方向に流れる期間中に、半導体スイッチ２２がターンオフするように、漏れインダクタンスＬａが設定されている。図５に示すように、先ず、半導体スイッチ２２のオン期間Ｔ１の開始時点ｔ１０（ターンオン時）では、トランス１２の一次側電流ｉ1（ｔ）がゼロである。また、一次側電流ｉ1（ｔ）が負方向に流れる期間中に半導体スイッチ２２がターンオフすることから、一次側電流ｉ1（ｔ）がゼロとなった時点で半導体スイッチ２２をオフにすることができる。これにより、半導体スイッチ２２のオン及びオフのスイッチングを共にＺＣＳにて動作させることが可能となる。漏れインダクタンスＬａの設定は、例えばトランス１２のコアと巻線との隙間（例えば巻線とコアとの隙間）、巻線間の隙間等を適宜調整することで実施することができる。もちろん、漏れインダクタンスＬａの設定に代えて、制御回路２４から出力されるスイッチング制御信号Ｓｃの信号波形を変更して、半導体スイッチ２２のオン期間Ｔ１を、一次側電流ｉ1（ｔ）の１／２周期より長く、且つ、１周期以下に設定してもよい。
【００５４】
さらに、本実施の形態では、半導体スイッチ２２がオフした時点ｔ１１から次のオン期間Ｔ１の開始時点ｔ１３までの期間（オフ期間Ｔ２）にわたって、反応器１６に交流電圧（二次側電圧ｖ2（ｔ））が印加される。図５では、二次側電圧ｖ2（ｔ）は、時点ｔ１１から徐々に負電圧から正電圧に向かって変化し、オフ期間Ｔ２のほぼ中間点ｔ１２でピークとなり、その後、徐々に負電圧に向かって変化している。すなわち、反応器１６には、オフ期間Ｔ２にわたって、負電圧と正電圧とが連続して印加される。
【００５５】
トランス１２の二次側に流れる電流（二次側電流ｉ2（ｔ））は、正方向と負方向とに交互に流れる振動波形を有する。すなわち、半導体スイッチ２２のオン期間Ｔ１では、一次側電流ｉ1（ｔ）とは位相が逆で、且つ、一次側電流ｉ1（ｔ）がゼロとなった時点で、同じくゼロになる振動波形となっている。半導体スイッチ２２のオフ期間Ｔ２では、二次側電圧ｖ2（ｔ）のピークの時点ｔ１２でゼロとなる振動波形となっている。
【００５６】
このように、本実施の形態に係るオゾン発生器１０においては、反応器１６を負圧に設定したので、トランス１２の一次側電流ｉ1（ｔ）は、少なくともトランス１２の漏れインダクタンスＬａと、トランス１２の巻線容量Ｃａと、反応器１６の放電電極４２間の電極容量Ｃｂとから構成されるＬＣ回路の共振による振動電流となる。そのため、従来のように、一次側電流Ｉ１のピーク値で半導体スイッチ２２をオフする必要がなくなる。すなわち、一次側電流ｉ1（ｔ）が負方向となった段階で半導体スイッチ２２をターンオフすることが可能となる。これにより、半導体スイッチ２２のオン及びオフのスイッチングを共にＺＣＳにて動作させることが可能となり、スイッチング損失やノイズの低減をさらに図ることができ、スイッチング効率並びにオゾンの発生効率を高めることができる。
【００５７】
その結果、本実施の形態に係るオゾン発生器１０は、例えば車載用のオゾン発生器に用いて好適となる。車載用のオゾン発生器の用途としては、例えば燃焼室への燃料の噴射のタイミングに合わせて、噴射燃料中にオゾン発生器で発生させたオゾンを混入させることで、燃料への着火を促進させること等が挙げられる。
【００５８】
また、本実施の形態では、一次側電流ｉ1（ｔ）が負方向に流れる期間中に、半導体スイッチ２２がターンオフとなるように、トランス１２の漏れインダクタンスＬａを設定する、あるいは、半導体スイッチ２２のオン期間Ｔ１を、一次側電流ｉ1（ｔ）の１／２周期より長く、且つ、１周期以下に設定したので、半導体スイッチ２２のオン及びオフのスイッチングを共にＺＣＳにて動作させることが可能となる。
【００５９】
さらに、オフ期間Ｔ２にわたって、反応器１６に交流電圧（二次側電圧ｖ2（ｔ））、すなわち、負電圧と正電圧とを連続して印加するようにしている。半導体スイッチ２２のオン期間Ｔ１のみにパルス電圧を発生させる場合と異なり、反応器１６内へのエネルギーの供給を増加させることができる。反応器１６内が負圧又は、放電ギャップが狭い、又は、その両方によって放電が起きやすい状態にあることと、反応器１６へのエネルギー供給が増大することとの相乗効果により、より効率的にオゾンを発生させることができる。
【００６０】
なお、本発明に係るオゾン発生器は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００６１】
１０…オゾン発生器                      １２…トランス
１４…直流電源部                        １６…反応器
１８…一次巻線                          １８ａ…一端
１８ｂ…他端                            ２２…半導体スイッチ
２４…制御回路                          ２６…直流電源
４２…放電電極                          ５４…誘電体
５６…導体
【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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