(57)【要約】【課題】  所定値以上の電圧の電力が供給されると放電を発生可能な容量性放電負荷における放電のパルス幅を短くしつつ、電源が供給する電力を高効率に利用可能なパルス発生装置を提供する。【解決手段】  パルス発生装置１は、電源１０、電極３１、３２を有し電極３１、３２間において放電可能な放電部３０、電源１０の一方の極と電極３１とを電気的に断続可能であって電源１０が出力する電力をパルス変換しつつ放電部３０に出力可能なパルス変換部２０、パルス電力の電圧の大きさを検出する電圧センサ２５、及び、電圧センサ２５が出力する信号に基づいてパルス変換部２０の作動を制御する制御部１５を備える。放電部３０の電気容量は、電源１０の一方の極と電極３１とが電気的に遮断されているとき放電部３０が受電するパルス電力の電圧が放電部３０における放電を維持可能な電圧である放電可能電圧未満となる電気容量となっている。【選択図】  図２
2017060294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源（１０）と、
対向する複数の電極（３１、３２）を有し、前記電源が出力する所定値以上の電圧の電力を受電すると複数の前記電極間において放電可能な容量性放電負荷部（３０）と、
前記電源と前記容量性放電負荷部との間に設けられ、前記電源の一方の極と前記容量性放電負荷部の一の電極（３１）とを電気的に断続可能なスイッチ（２２１、５３、６２１、６２２）を有し、前記電源が出力する電力をパルス変換しつつ前記容量性放電負荷部に出力するパルス変換部（２０、５０、６０）と、
前記パルス変換部が出力するパルス電力の電圧の大きさを検出し、検出した電圧の大きさに応じた信号を出力する電圧検出部（２５、５５、６５）と、
前記パルス変換部及び前記電圧検出部と電気的に接続し、前記電圧検出部が出力する信号に基づいて前記パルス変換部の作動を制御する制御部（１５）と、
を備え、
前記容量性放電負荷部の電気容量は、前記電源の一方の極と前記容量性放電負荷部の一の電極とが電気的に遮断されているとき前記容量性放電負荷部が受電するパルス電力の電圧が所定値未満となる電気容量であることを特徴とするパルス発生装置。
【請求項２】
前記所定値の電圧をＶｄ、前記スイッチの開放端の電気容量をＣｏｐｅｎ、前記容量性放電負荷部の電気容量をＣｌｏａｄ、及び、パルス電力の電圧をＶｏｕｔとすると、以下の式（１）が成り立つことを特徴とする請求項１に記載のパルス発生装置。
Ｖｄ＞Ｖｏｕｔ×｛Ｃｏｐｅｎ/(Ｃｏｐｅｎ＋Ｃｌｏａｄ)｝・・・式（１）
【請求項３】
前記制御部は、パルス電力の電圧が最大となるとき前記容量性放電負荷部にパルス電力を出力するよう前記パルス変換部を作動することを特徴とする請求項１または２に記載のパルス発生装置。
【請求項４】
前記制御部は、パルス電力の電圧が最大となった後に前記容量性放電負荷部にパルス電力を出力するよう前記パルス変換部を作動することを特徴とする請求項１または２に記載のパルス発生装置。
【請求項５】
前記パルス変換部は、前記電源が出力する電力の電圧を変圧する変圧部（２３）、前記電源と前記変圧部の入力側（２３１）とを電気的に断続可能なフライバック用半導体スイッチング素子（２１１）、及び、前記変圧部の出力側（２３２）と前記容量性放電負荷部の一の電極との間に設けられ前記変圧部の出力側と前記容量性放電負荷部の一の電極とを電気的に断続可能な前記スイッチとしての制御用半導体スイッチング素子（２２１）を有し、
前記変圧部の入力側、前記電源、及び、前記フライバック用半導体スイッチング素子から一次回路（２１）を形成し、
前記変圧部の出力側、前記容量性放電負荷部、及び、前記制御用半導体スイッチング素子から二次回路（２２）を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のパルス発生装置。
【請求項６】
前記パルス変換部は、前記電源が出力する電力の電圧を変圧する変圧部（６３）、前記電源と前記変圧部の入力側（６３１）との間に設けられ前記電源が出力する電力を交流電力に変換可能なインバータ（６４）、前記変圧部の出力側（６３２）と前記容量性放電負荷部の一の電極との間に設けられ前記変圧部の出力側と前記容量性放電負荷部の一の電極とを電気的に断続可能な前記スイッチとしての第一の制御用半導体スイッチング素子（６２１）、及び、前記変圧部の出力側（６３２）と前記容量性放電負荷部の他の電極（３２）との間に設けられ前記第一の制御用半導体スイッチング素子の作動に同期しつつ前記変圧部の出力側と前記容量性放電負荷部の他の電極とを電気的に断続可能な前記スイッチとしての第二の制御用半導体スイッチング素子（６２２）を有し、
前記変圧部の入力側、前記電源、及び、前記インバータから一次回路（６１）を形成し、
前記変圧部の出力側（６３２）、前記容量性放電負荷部、前記第一の制御用半導体スイッチング素子、及び、前記第二の制御用半導体スイッチング素子から二次回路（６２）を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のパルス発生装置。
【請求項７】
前記変圧部の出力側に対して並列に接続される並列コンデンサ（８１）をさらに備えることを特徴とする請求項５または６に記載のパルス発生装置。
【請求項８】
前記電圧検出部は、前記変圧部の出力側の電圧を検出することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載のパルス発生装置。
【請求項９】
前記パルス変換部は、一端が前記電源と電気的に接続するコイル（５１）、一端が前記コイルの他端と電気的に接続し他端が前記容量性放電負荷部の一の電極と電気的に接続し前記コイルの他端と前記容量性放電負荷部の一の電極とを電気的に断続可能な前記スイッチとしての制御用半導体スイッチング素子（５３）、及び、一端が前記コイルの他端及び前記制御用半導体スイッチング素子の一端と電気的に接続し他端が前記容量性放電負荷部の他の電極及び前記電源とに電気的に接続しているチョッパ用半導体スイッチング素子（５２）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のパルス発生装置。
【請求項１０】
前記チョッパ用半導体スイッチング素子に対して並列に接続される並列コンデンサをさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のパルス発生装置。
【請求項１１】
前記電圧検出部は、前記チョッパ用半導体スイッチング素子の電圧を検出することを特徴とする請求項９または１０記載のパルス発生装置。
【請求項１２】
前記パルス変換部及び前記容量性放電負荷部と直列に接続し、前記スイッチと連動して開閉し前記パルス変換部及び前記容量性放電負荷部と形成する閉回路の電気容量を変更可能な容量変更用半導体スイッチング素子（７１）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のパルス発生装置。
【請求項１３】
前記スイッチは、半導体スイッチング素子であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のパルス発生装置。
【請求項１４】
空気を流通可能な流路（４２０）を有するハウジング（４０）と、
前記容量性放電負荷部が前記ハウジング内に設けられる請求項１〜１３のいずれか一項に記載のパルス発生装置（１、２、３、４、５）と、
を備えることを特徴とするオゾン生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスを発生させるパルス発生装置、及び、オゾン生成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の内燃機関における燃焼排ガス中の有害物質を還元するためのオゾンを生成するオゾン生成システムが知られている。オゾン生成システムでは、酸素分子を酸素原子に分解する電子を発生させる一組の放電電極、放電電極に電力を供給する電源、及び、電源が供給する電力をパルス変換しパルス変換されたパルス電力を当該放電電極に出力するパルス変換部などから構成されている。オゾン生成システムにおいて、電子を効率的に加速しオゾンの生成量を増やすため、一組の放電電極にかかる電圧のパルス幅は、例えば、５０ｎｓｅｃ以下の比較的短いパルス幅となることが望ましい。そこで、例えば、特許文献１には、一組の放電電極、並びに、当該放電電極と電気的に接続するコイル及びコンデンサを備え、ＬＣ共振によるコイルと一組の放電電極との間でのエネルギーのやりとりによって放電電極間に比較的短いパルス幅の放電を発生させるパルス発生装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４２５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のパルス発生装置では、電源から供給された電力、すなわち、エネルギーは、一組の放電電極とコイルとにより構成される共振ループに留まるため、エネルギーを新たに供給するためには当該共振ループにダンピング抵抗を設け、当該共振ループで共振しているエネルギーを減衰させる必要がある。このため、電源から供給された電力の一部は、ダンピング抵抗によって消費されるため、電源が供給する電力を放電の発生及びオゾンの生成に効率的に利用することができない。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、所定値以上の電圧の電力が供給されると放電を発生可能な容量性放電負荷における放電のパルス幅を短くしつつ、電源が供給する電力を高効率に利用可能なパルス発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のパルス発生装置は、電源、容量性放電負荷部、パルス変換部、電圧検出部、及び、制御部を備える。
容量性放電負荷部は、対向する複数の電極を有し、電源が出力する所定値以上の電圧の電力を受電すると複数の電極間において放電可能である。
パルス変換部は、電源と容量性放電負荷部との間に設けられ、電源の一方の極と容量性放電負荷部の一の電極とを電気的に断続可能なスイッチを有し、電源が出力する電力をパルス変換しつつ容量性放電負荷部に出力可能である。
電圧検出部は、パルス変換部が出力するパルス電力の電圧の大きさを検出し、検出した電圧の大きさに応じた信号を出力する。
制御部は、パルス変換部及び電圧検出部と電気的に接続し、電圧検出部が出力する信号に基づいてパルス変換部の作動を制御する。
本発明のパルス発生装置は、容量性放電負荷部の電気容量が電源の一方の極と容量性放電負荷部の一の電極とが電気的に遮断されているとき容量性放電負荷部が受電するパルス電力の電圧が所定値未満となる電気容量であることを特徴とする。
【０００７】
本発明のパルス発生装置では、容量性放電負荷部は、パルス変換部が出力する所定値以上の電圧のパルス電力を受電する複数の電極間において放電を発生する。パルス変換部は、電圧検出部とともに電気的に接続されている制御部によって容量性放電負荷部へのパルス電力の出力を制御する。容量性放電負荷部は、その電気容量が電源の一方の極と容量性放電負荷部の一の電極とが電気的に遮断されているとき容量性放電負荷部が受電するパルス電力の電圧が所定値未満となる電気容量となっている。これにより、電源の一方の極と容量性放電負荷部の一の電極とが電気的に遮断されているとき、容量性放電負荷部にパルス電力が供給されても放電は発生しない。一方、電源の一方の極と容量性放電負荷部の一の電極とが電気的に接続されパルス電力の電圧が所定値以上となっているとき容量性放電負荷部は放電が発生する。これにより、パルス変換部の作動の制御によって放電のパルス幅を比較的短くすることができる。
【０００８】
また、本発明のパルス発生装置では、容量性放電負荷はパルス変換部を介して電源と電気的に接続可能となっているため、電源の一方の極と容量性放電負荷部の一の電極とが電気的に接続されているとき、パルス変換部を介して電源が供給した電力の一部を電源に回生することができる。したがって、ＬＣ共振を終了させるためにダンピング抵抗を用いる場合に比べ、電源が供給する電力を効率的に利用することができる。
【０００９】
このように、本発明のパルス発生装置は、電源の一方の極と容量性放電負荷部の一の電極とが電気的に遮断されているとき容量性放電負荷部に供給されるパルス電力の電圧が所定値未満となるよう容量性放電負荷部の電気容量を設定することによって放電のパルス幅を比較的短くし、パルス変換部と電源とを電気的に接続することによって容量性放電負荷部での放電に利用されなかった電力を電源に回生することができる。したがって、容量性放電負荷における放電のパルス幅を短くしつつ、電源が供給する電力を高効率に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一実施形態によるパルス発生装置を有するオゾン生成システムの模式図である。
【図２】本発明の第一実施形態によるパルス発生装置の回路構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第一実施形態によるパルス発生装置が作動するときの特性図である。
【図４】本発明の第二実施形態によるパルス発生装置が作動するときの特性図である。
【図５】本発明の第三実施形態によるパルス発生装置の回路構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第三実施形態によるパルス発生装置が作動するときの特性図である。
【図７】本発明の第四実施形態によるパルス発生装置の回路構成を示す模式図である。
【図８】本発明の第四実施形態によるパルス発生装置が作動するときの特性図である。
【図９】本発明の第五実施形態によるパルス発生装置の回路構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の第六実施形態によるパルス発生装置の回路構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の複数の実施形態によるパルス発生装置を図面に基づいて説明する。
【００１２】
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態によるパルス発生装置を図１〜３に基づいて説明する。
最初に、第一実施形態によるパルス発生装置１を有するオゾン生成システム８について、図１を参照して説明する。
オゾン生成システム８は、図示しない内燃機関を有する車両に搭載され、当該内燃機関が排出する燃焼排ガス中の窒素酸化物を還元可能なオゾンを生成する。オゾン生成システム８は、パルス発生装置１、及び、ハウジング４０などから構成されている。
【００１３】
パルス発生装置１は、電源１０、パルス変換部２０、「電圧検出部」としての電圧センサ２５、「容量性放電負荷部」としての放電部３０、及び、制御部１５などから構成されている。第一実施形態では、パルス発生装置１は、一つの電源１０に対してパルス変換部２０、電圧センサ２５及び放電部３０の組み合わせを二つ有する。
【００１４】
電源１０は、直流電源であって、パルス変換部２０に直流電力を出力する。
パルス変換部２０は、電源１０が供給する直流電力を昇圧するとともにパルス変換する。パルス変換部２０は、パルス変換された電力であるパルス電力を放電部３０に出力する。パルス変換部２０は、制御部１５と電気的に接続している。パルス変換部２０の詳細な構成は後述する。
電圧センサ２５は、パルス変換部２０が放電部３０に出力するパルス電力の電圧を検出する。電圧センサ２５は、制御部１５と電気的に接続している。電圧センサ２５は、検出した電圧に応じた信号を制御部１５に出力する。
放電部３０は、「一の電極」としての電極３１及び「他の電極」としての電極３２を有する。電極３１、３２は、ハウジング４０内に一定の距離を維持しつつ設けられている。放電部３０は、所定値以上の電圧のパルス電力を受電すると、電極３１、３２間で放電を発生する。
制御部１５は、演算装置としてのＣＰＵ、記憶装置としてのＲＯＭ、ＲＡＭ、および、その他制御回路等を有する小型のコンピュータである。制御部１５は、電圧センサ２５が出力する信号に基づいてパルス変換部２０の作動を制御する。制御部１５の制御内容は後述する。
【００１５】
ハウジング４０は、空気流入部４１、オゾン生成部４２、オゾン排出部４３などから構成されている。
空気流入部４１は、大気が流れる流入口４１０を有する。流入口４１０を流れる空気は、オゾン生成部４２の内部に導入される。
オゾン排出部４３は、オゾン生成部４２において生成されるオゾンが流れる流出口４３０を有する。
【００１６】
オゾン生成部４２は、略直方体状に形成されている部位である。オゾン生成部４２は、流入口４１０及び流出口４３０に連通する流路４２０を形成する。流路４２０は、オゾン生成部４２内で略Ｃ字状に形成され、図１中の実線矢印Ｆ０１、Ｆ０、Ｆ０２のように、気体が流れる。オゾン生成部４２には、放電部３０が二個挿入されている。放電部３０が有する電極３１、３２の周辺には、電極３１、３２のギャップを維持しつつ、電極３１、３２とハウジング４０との絶縁を確実に確保する、例えば、セラミックからなる絶縁部材４４が設けられている。
【００１７】
実線矢印Ｆ１に示すように流入口４１０を通ってオゾン生成部４２の内部に導入される空気は、最初に、実線矢印Ｆ０１のように、一組目の電極３１、３２の近傍を流れる。一組目の電極３１、３２にパルス電力が入力されると、絶縁部材４４の流路４２０側の表面に沿面放電プラズマが発生する。一組目の電極３１、３２の近傍を流れる空気に含まれる酸素分子は、この沿面放電プラズマによって酸素分子に分解する。分解した酸素原子は他の酸素分子と結びつき、オゾンが生成される。
【００１８】
一組目の電極３１、３２の近傍を流れた空気は、実線矢印Ｆ０のように、オゾン生成部４２の端部で折り返した後、実線矢印Ｆ０２のように、二組目の電極３１、３２の近傍を流れる。二組目の電極３１、３２にパルス電力が入力されると、絶縁部材４４の流路４２０側の表面に沿面放電プラズマが発生する。二組目の電極３１、３２の近傍を流れる空気に含まれる酸素分子は、この沿面放電プラズマによって酸素分子に分解する。分解した酸素原子は他の酸素分子と結びつき、オゾンが生成される。
【００１９】
オゾン生成部４２で生成されたオゾンは、窒素などの空気の他の成分とともに、実線矢印Ｆ２に示すように流出口４３０から排出される。
このようにして、第一実施形態のオゾン生成システム８では、二段階でオゾンを生成することが可能である。これにより、内燃機関の運転状況に応じて、オゾンの生成量を制御し、窒素酸化物の還元力を制御することが可能である。
【００２０】
次に、パルス変換部２０の詳細な構成について図２に基づいて説明する。図２には、パルス発生装置１の回路図を示す。
パルス変換部２０を構成する回路は、いわゆる、フライバック回路であって、「フライバック用半導体スイッチング素子」としての半導体スイッチ２１１、電源１０が出力する電力の電圧を昇圧する「変圧部」としての昇圧部２３、及び、「スイッチ」及び「制御用半導体スイッチング素子」としての半導体スイッチ２２１から構成されている。パルス変換部２０は、電源１０または放電部３０とともに形成される一次回路２１及び二次回路２２を有する。
【００２１】
一次回路２１は、半導体スイッチ２１１、及び、昇圧部２３の「変圧部の入力側」としての一次側コイル２３１を有する。半導体スイッチ２１１、昇圧部２３の一次側コイル２３１、及び、電源１０は、直列に接続されている。
半導体スイッチ２１１は、制御部１５と電気的に接続している。半導体スイッチ２１１は、制御部１５の指令に基づいて一次回路２１を閉回路にしたり開回路にしたりすることが可能である。
昇圧部２３は、いわゆる、トランスであって、一次側コイル２３１及び二次側コイル２３２を有する。一次回路２１では、一次側コイル２３１が電源１０及び半導体スイッチ２１１と電気的に接続している。
【００２２】
二次回路２２は、半導体スイッチ２２１、昇圧部２３の「変圧部の出力側」としての二次側コイル２３２、及び、電圧センサ２５を有する。半導体スイッチ２２１、昇圧部２３の二次側コイル２３２、及び、放電部３０は、直列に接続されている。
半導体スイッチ２２１は、制御部１５と電気的に接続している。半導体スイッチ２２１は、オンされると放電部３０側から昇圧部２３側への電流の流れを許容する。半導体スイッチ２２１は、制御部１５の指令に基づいて二次回路２２を閉回路にしたり開回路にしたりすることが可能である。
電圧センサ２５は、昇圧部２３の二次側コイル２３２の両端の電圧を検出可能に設けられている。
【００２３】
放電部３０の電気容量は、半導体スイッチ２２１がオフのとき放電部３０にかかる電圧が「所定値の電圧」である放電可能電圧Ｖｄより小さくなるよう設定されている。ここで、放電可能電圧Ｖｄとは、放電部３０が有する電極３１、３２間の放電を維持可能な電圧を指す。
【００２４】
具体的には、放電部３０は、半導体スイッチ２２１の開放端の電気容量を電気容量Ｃ２２１ｏｐｅｎ、放電部３０の電気容量を電気容量Ｃｌｏａｄ、及び、昇圧部２３の出力電圧を電圧Ｖｏｕｔとすると、以下の式（１）が成り立つよう電気容量が設定されている。
Ｖｄ＞Ｖｏｕｔ×｛Ｃ２２１ｏｐｅｎ/(Ｃ２２１ｏｐｅｎ＋Ｃｌｏａｄ)｝・・・式（１）
【００２５】
次に、パルス変換部２０の作動について、図２、３に基づいて説明する。図３は、パルス変換部２０における各特性の時間変化を示した特性図である。図３（ａ）は、半導体スイッチ２１１の状態ｓｗ１ｇａｔｅの時間変化を示している。図３（ｂ）は、半導体スイッチ２１１の両端の電圧Ｖｓｗ１の時間変化を示している。図３（ｃ）は、昇圧部２３の一次側コイル２３１の両端の電圧Ｖｔ１の時間変化を示している。図３（ｄ）は、昇圧部２３の一次側コイル２３１を流れる電流ｉｔ１の時間変化を示している。図３（ｅ）は、昇圧部２３の二次側コイル２３２を流れる電流ｉｔ２の時間変化を示している。図３（ｆ）は、昇圧部２３の二次側コイル２３２の両端の電圧Ｖｔ２の時間変化を示している。二次側コイル２３２の両端の電圧Ｖｔ２は、式（１）の電圧Ｖｏｕｔであって、電圧センサ２５によって検出可能である。図３（ｇ）は、半導体スイッチ２２１の状態ｓｗ２ｇａｔｅの時間変化を示している。図３（ｈ）は、半導体スイッチ２２１の両端の電圧Ｖｓｗ２の時間変化を示している。図３（ｉ）は、放電部３０の二つの電極３１、３２にかかる電圧Ｖｒを示している。図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｈ）、（ｉ）では、図２に示すそれぞれの実線矢印の方向を正として示している。
【００２６】
最初に、時刻ｔ１０において、半導体スイッチ２１１はオフの状態となっている。このとき、半導体スイッチ２１１には、電源１０が出力する電力の電圧Ｖ１０がかかっている。
【００２７】
次に、時刻ｔ１１１において、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ２１１がオンされると、昇圧部２３の一次側コイル２３１に電圧Ｖ１０がかかる。これにより、一次側コイル２３１には、電流ｉｔ１が流れ始める。電流ｉｔ１は、一次側コイル２３１に電圧がかかっている間、増加し続ける。
【００２８】
一次側コイル２３１を流れる電流が電流ｉｔ１０となる時刻ｔ１１２において、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ２１１がオフされる。これにより、一次側コイル２３１に蓄えられたエネルギーが二次側コイル２３２に移り、一次側コイル２３１を流れる電流が０となる代わりに二次側コイル２３２に電流ｉｔ２０が流れる。
【００２９】
時刻ｔ１１２からの時間の経過とともに電流ｉｔ２が徐々に減少すると、二次側コイル２３２の電圧Ｖｔ２は徐々に大きくなる（時刻ｔ１１２から時刻ｔ１１３までにおける図３（ｅ）と図３（ｆ）との関係参照）。このとき、半導体スイッチ２２１の二次側コイル２３２側の端子と放電部３０の二次側コイル２３２側の端子との間には、二次側コイル２３２の電圧Ｖｔ２と同じ電圧がかかる。
半導体スイッチ２２１には、電圧Ｖｔ２のうち式（２）から算出される電圧Ｖｓｗ２がかかる。
Ｖｓｗ２＝Ｖｏｕｔ×｛Ｃｌｏａｄ/(Ｃ２２１ｏｐｅｎ＋Ｃｌｏａｄ)｝・・・式（２）
また、放電部３０には、電圧Ｖｔ２のうち式（１）の右式から算出される電圧Ｖｒがかかる。しかしながら、時刻ｔ１１３において半導体スイッチ２２１がオンされるまでの間の電圧Ｖｒは、放電可能電圧Ｖｄより小さい値となるため放電部３０では放電は発生しない。（図３（ｈ）と図３（ｉ）との関係参照）
【００３０】
電圧Ｖｔ２は、時刻ｔ１１２からの時間の経過とともに徐々に大きくなり、時刻ｔ１１３において電圧Ｖｔ２は最大電圧の電圧Ｖ２０となる。電圧Ｖ２０は、電圧Ｖ１０に比べて大きく、また、放電可能電圧Ｖｄ以上の電圧である。
時刻ｔ１１３において、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ２２１がオンされると、二次側コイル２３２の電圧Ｖｔ２と同じ電圧が電極３１、３２にかかる。時刻ｔ１１３における電圧Ｖｔ２は、放電可能電圧Ｖｄより大きいため、電極３１、３２間で放電が行われる。
時刻ｔ１１４において電極３１、３２にかかる電圧Ｖｒが０となった後、時刻ｔ１１５において制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ２２１がオフされる。
【００３１】
また、時刻ｔ１１３において０となった二次側コイル２３２を流れる電流ｉｔ２は、図３（ｅ）に示すように、負の値となる。時刻ｔ１１４において二次側コイル２３２の電圧Ｖｔ２が０となるとき、電流ｉｔ２も０となる。このとき、二次側コイル２３２の電流ｉｔ２の立ち下がりに対応して一次側コイル２３１に負の値の電流が流れる。この電流は、電源１０に回生される。
【００３２】
時刻ｔ１１５の後、時刻ｔ１２１において、時刻ｔ１１１と同様に、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ２１１がオンされる。時刻ｔ１２２から時刻ｔ１２５では、時刻ｔ１１２から時刻ｔ１１５における同じ作動が行われる。
パルス発生装置１では、このようにして、半導体スイッチ２１１、２２１のオンとオフとを切り替えて放電部３０においてオゾンを生成可能な放電を発生させる。
【００３３】
（Ａ）パルス発生装置１では、半導体スイッチ２２１がオンされると、二次回路２２が閉回路となる。パルス発生装置１では、放電部３０の電気容量Ｃｌｏａｄは、半導体スイッチ２２１の開放端の電気容量Ｃ２２１ｏｐｅｎとの関係において、式（１）を満たすよう設定されている。これにより、半導体スイッチ２２１を介して昇圧部２３と放電部３０とが電気的に接続している時間にのみ放電部３０でオゾンを生成する放電を発生させることができる。具体的には、時刻ｔ１１３から電圧Ｖｒが放電可能電圧Ｖｄと同じ大きさになる時刻ｔ１１６までの時間や、時刻ｔ１２３から電圧Ｖｒが放電可能電圧Ｖｄと同じ大きさになる時刻ｔ１２６までの時間である。これにより、放電部３０における放電のパルス幅を比較的短くすることができる。したがって、オゾン生成システム８は、効率的にオゾンを生成することができる。
【００３４】
（Ｂ）また、パルス発生装置１では、一次回路２１と二次回路２２とは、昇圧部２３を介して電気的に接続している。これにより、昇圧部２３を介して二次回路２２に供給された電力の一部は、昇圧部２３を介して電源１０に回生することができる。したがって、電源１０が供給する電力を効率的に利用することができる。
【００３５】
（Ｃ）パルス発生装置１では、放電部３０への比較的高い電圧の電力の供給を一つの半導体スイッチ２２１によって制御することができる。これにより、パルス発生装置１を構成する高耐圧の半導体スイッチの数を最小限とすることができる。したがって、パルス発生装置１の製造コストを低減することができる。
【００３６】
（Ｄ）パルス発生装置１では、電圧センサ２５は、昇圧部２３の二次側コイル２３２の両端の電圧を検出可能に設けられている。これにより、スイッチングのときにノイズが発生する半導体スイッチ２２１の両端の電圧を検出可能に設けられる場合に比べ、精度良く電圧を検出することができる。したがって、制御部１５における半導体スイッチ２２１の作動の制御を正確に行うことができる。
【００３７】
（Ｅ）パルス発生装置１では、昇圧部２３における一次側コイル２３１から二次側コイル２３２の電気エネルギーの移動においてパルス電力の電圧Ｖｔ２が電圧Ｖ２０となるとき、半導体スイッチ２２１がオンされ、放電部３０に電力が供給される。これにより、放電部３０に供給される放電電力の電圧が最大となるため、パルス発生装置１を備えるオゾン生成システム８はオゾンの生成量を増加することができる。
【００３８】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態によるパルス発生装置を図４に基づいて説明する。第二実施形態は、二次回路の半導体スイッチをオンするタイミングが第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３９】
図４は、第二実施形態によるパルス変換部２０における各特性の時間変化を示した特性図である。図４（ａ）〜（ｉ）は、それぞれ第一実施形態の図３（ａ）〜（ｉ）に対応する。
【００４０】
最初に、時刻ｔ２０において、第一実施形態の図３に示す時刻ｔ１０と同様に、半導体スイッチ２１１はオフの状態となっている。
次に、時刻ｔ２１１において、第一実施形態の図３に示す時刻ｔ１１１と同様に、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ２１１がオンされると、一次側コイル２３１に電圧Ｖ１０がかかる。
【００４１】
次に時刻ｔ２１２において、第一実施形態の図３に示す時刻ｔ１１２と同様に、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ２１１がオフされる。
電圧Ｖｔ２は、時刻ｔ２１２から徐々に高くなり、時刻ｔ２１３において、最大電圧の電圧Ｖ２０となる。
電圧Ｖｔ２が電圧Ｖ２０となったのち徐々に小さくなる途中の時刻ｔ２１４において、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ２２１がオンされると、二次側コイル２３２の電圧Ｖｔ２と同じ電圧が電極３１、３２にかかり、電極３１、３２間で放電が行われる。
【００４２】
時刻ｔ２１５において、第一実施形態の図３に示す時刻ｔ１１４と同様に、電極３１、３２にかかる電圧Ｖｒが０となった後、時刻ｔ２１６において、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ２２１がオフされる。
時刻ｔ２１６の後、時刻ｔ２２１において、時刻ｔ２１１と同様に、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ２１１がオンされる。時刻ｔ２２２から時刻ｔ２２６では、時刻ｔ２１２から時刻ｔ２１６における同じ作動が行われる。
第二実施形態によるパルス発生装置では、このようにして、半導体スイッチ２１１、２２１のオンとオフとを切り替えて放電部３０においてオゾンを生成可能な放電を発生させる。
【００４３】
第二実施形態によるパルス発生装置では、電圧Ｖｔ２が電圧Ｖ２０となったのち徐々に小さくなる途中の時刻ｔ２１４において半導体スイッチ２２１がオンされ、電圧Ｖ２０より低い電圧の電力が放電部３０に供給される。これにより、第二実施形態によるパルス発生装置を有するオゾン生成システム８では、供給される電力は主に電子の加速に利用され、電子以外の酸素分子の分解に寄与できない帯電粒子の加速に利用されにくくなる。また、放電に利用されなかった電力は、昇圧部２３を介して電源１０に回生される。したがって、第二実施形態では、第一実施形態（Ａ）〜（Ｄ）と同じ効果を奏するとともに、さらに効率的にオゾンを生成することができる。
【００４４】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態によるパルス発生装置を図５、６に基づいて説明する。第三実施形態は、パルス変換部の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４５】
第三実施形態によるパルス発生装置３は、電源１０、パルス変換部５０、「電圧検出部」としての電圧センサ５５、放電部３０、及び、制御部１５などから構成されている
パルス変換部５０を構成する回路は、いわゆる、チョッパ回路であって、図５に示すように、コイル５１、「チョッパ用半導体スイッチング素子」としての半導体スイッチ５２、及び、「スイッチ」及び「制御用半導体スイッチング素子」としての半導体スイッチ５３を有する。
【００４６】
コイル５１の一端は、電源１０の一端と電気的に接続している。コイル５１の他端は、半導体スイッチ５２の一端及び半導体スイッチ５３の一端と電気的に接続している。
半導体スイッチ５２は、制御部１５と電気的に接続されている、半導体スイッチ５２の他端は、電源１０の他端及び放電部３０の電極３２と電気的に接続している。半導体スイッチ５２は、制御部１５の指令に基づいてオンまたはオフされる。
半導体スイッチ５３は、制御部１５と電気的に接続されている、半導体スイッチ５３の他端は、放電部３０の電極３１と電気的に接続している。半導体スイッチ５３は、制御部１５の指令に基づいてオンまたはオフされる。半導体スイッチ５３は、オンされると放電部３０側から電源１０側への電流の流れを許容する。
このように、半導体スイッチ５２と半導体スイッチ５３及び放電部３０とは、半導体スイッチ５２と半導体スイッチ５３とが両方ともオフの状態のとき、コイル５１に対して並列に接続されている。したがって、半導体スイッチ５２と半導体スイッチ５３及び放電部３０とには、同じ電圧がかかる。第三実施形態では、半導体スイッチ５３の電気容量と放電部３０の電気容量の合成容量は、半導体スイッチ５２の電気容量に比べ極端に小さくなるよう設定されている。
【００４７】
電圧センサ５５は、制御部１５と電気的に接続している。電圧センサ５５は、半導体スイッチ５２の両端の電圧を検出可能に設けられ、検出した電圧に応じた信号を制御部１５に出力する。
【００４８】
次に、パルス変換部５０の作用について、図６に基づいて説明する。図６は、パルス変換部５０における各特性の時間変化を示した特性図である。図６（ａ）は、半導体スイッチ５２の状態ｓｗ１ｇａｔｅの時間変化を示している。図６（ｂ）は、半導体スイッチ５２の両端の電圧Ｖｓｗ１の時間変化を示している。半導体スイッチ５２の両端の電圧Ｖｓｗ１は、電圧センサ５５によって検出可能である。図６（ｃ）は、半導体スイッチ５２を流れる電流ｉｓｗ１の時間変化を示している。図６（ｄ）は、コイル５１を流れる電流ｉＬの時間変化を示している。図６（ｅ）は、半導体スイッチ５３の状態ｓｗ２ｇａｔｅの時間変化を示している。図６（ｆ）は、半導体スイッチ５３の両端の電圧Ｖｓｗ２の時間変化を示している。図６（ｇ）は、放電部３０の二つの電極３１、３２にかかる電圧Ｖｒを示している。図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）では、図５に示すそれぞれの実線矢印の方向を正として示している。
【００４９】
最初に、時刻ｔ３０において、半導体スイッチ５２はオフの状態となっている。このとき、半導体スイッチ５２には、電源１０が出力する電力の電圧Ｖ１０がかかっている。
【００５０】
次に、時刻ｔ３１１において、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ５２がオンされると、半導体スイッチ５２に徐々に大きくなる電流ｉｓｗ１が流れる。パルス変換部５０では、半導体スイッチ５３の電気容量、放電部３０の電気容量、及び、半導体スイッチ５２の電気容量との関係から電流ｉｓｗ１は、コイル５１を流れる電流ｉＬとほぼ同じ大きさであってかつ同じ波形となる（図６（ｃ）と図６（ｄ）との関係参照）。このとき、電流ｉＬは、時刻ｔ３１２において半導体スイッチ５２がオフされるまでほぼ線形に増加する。
【００５１】
時刻ｔ３１２において、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ５２がオフされるとき、コイル５１を流れる電流は電流ｉＬ１０となっている。このとき、半導体スイッチ５２には、電源１０が供給する電力の電圧Ｖ１０にコイル５１に溜まっているエネルギーの電圧が重畳されることによって電源１０の電圧Ｖ１０より大きい電圧Ｖｓｗ１がかかる。半導体スイッチ５２にかかる電圧Ｖｓｗ１は、半導体スイッチ５３の半導体スイッチ５２側の端子と放電部３０の半導体スイッチ５２側の端子との間にもかかる。半導体スイッチ２２１には、電圧Ｖｓｗ１のうち式（３）から算出される電圧Ｖｓｗ２がかかる。
Ｖｓｗ２＝Ｖｓｗ１×｛Ｃｌｏａｄ/(Ｃ５３ｏｐｅｎ＋Ｃｌｏａｄ)｝・・・式（３）
ここで、電気容量Ｃ５３ｏｐｅｎとは、半導体スイッチ５３の開放端の電気容量である。また、放電部３０には、電圧Ｖｓｗ１のうち式（４）から算出される電圧Ｖｒがかかる。
Ｖｒ＝Ｖｓｗ１×｛Ｃ５３ｏｐｅｎ/(Ｃ５３ｏｐｅｎ＋Ｃｌｏａｄ)｝・・・式（４）
しかしながら、時刻ｔ３１３において半導体スイッチ５３がオンされるまでの間の電圧Ｖｒは、放電可能電圧Ｖｄより小さい値となるため放電部３０では放電は発生しない。（図６（ｆ）と図６（ｇ）との関係参照）
【００５２】
時刻ｔ３１２から電圧Ｖｓｗ１が徐々に大きくなり、時刻ｔ３１３において、最大電圧の電圧Ｖ３０となる。電圧Ｖ３０は、放電可能電圧Ｖｄ以上の電圧である。
時刻ｔ３１３において、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ５３がオンされると、半導体スイッチ５２の電圧Ｖｓｗ１と同じ電圧が電極３１、３２にかかる。時刻ｔ３１３における電圧Ｖｓｗ１は、放電可能電圧Ｖｄより大きいため、電極３１、３２間で放電が行われる。
【００５３】
また、時刻ｔ３１２において電流ｉＬ１０となったコイル５１を流れる電流ｉＬ１は、半導体スイッチ５３がオンされる時刻ｔ３１３において、図６（ｄ）に示すように、０となる。その後、コイル５１を流れる電流は、時刻ｔ３１１から時刻ｔ３１２までにおける電流の流れる方向とは逆方向に電流ｉＬが流れる。この電流は、電源１０に回生される。
【００５４】
時刻ｔ３１４において電極３１、３２にかかる電圧Ｖｒが０となった後、時刻ｔ３１５において制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ５３がオフされる。一方、時刻ｔ３１４において、コイル５１を流れる電流ｉＬ１及び半導体スイッチ５２を流れる電流ｉｓｗは、負の最大値となった後、時刻ｔ３２１において０となる。
【００５５】
時刻ｔ３１５の後、時刻ｔ３２１において、時刻ｔ３１１と同様に、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ５２がオンされる。時刻ｔ３２２から時刻ｔ３２５では、時刻ｔ３１２から時刻ｔ３１５における同じ作動が行われる。
パルス発生装置３では、このようにして、半導体スイッチ５２、５３のオンとオフとを切り替えて放電部３０においてオゾンを生成可能な放電を発生させる。
【００５６】
第三実施形態では、コイル５１と半導体スイッチ５２、５３との組み合わせによるチョッパ回路によって電源１０が出力する電力の電圧を昇圧する。昇圧された電力は、半導体スイッチ５３のオンとオフとの切替によってパルス変換され放電部３０に供給される。また、放電部３０での放電に利用されなかった電力は、コイル５１を介して電源１０に回生される。このように、第三実施形態では、パルス変換部５０は、コイル５１、半導体スイッチ５２、５３によって構成することができる。これにより、第三実施形態は、第一実施形態（Ａ）〜（Ｃ）、（Ｅ）と同じ効果を奏するとともに、パルス変換部５０を簡素な構成とすることができる。
【００５７】
（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態による弁装置を図７、８に基づいて説明する。第四実施形態は、パルス変換部の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
第四実施形態によるパルス発生装置４は、電源１０、パルス変換部６０、「電圧検出部」としての電圧センサ６５、放電部３０、及び、制御部１５などから構成されている
パルス変換部６０を構成する回路は、いわゆる、インバータトランス回路であって、図７に示すように、「変圧部」としての昇圧部６３、インバータ６４、「スイッチ」及び「第一の制御用半導体スイッチング素子」としての半導体スイッチ６２１、及び、「スイッチ」及び「第二の制御用半導体スイッチング素子」としての半導体スイッチ６２２から構成されている。パルス変換部６０は、電源１０または放電部３０とともに形成される一次回路６１及び二次回路６２を有する。
【００５９】
一次回路２１は、昇圧部６３の「変圧部の入力側」としての一次側コイル６３１、インバータ６４を有する。
インバータ６４は、制御部１５と電気的に接続している四つの半導体スイッチ６４１、６４２、６４３、６４４から構成されている。
半導体スイッチ６４１は、一端が電源１０の一端及び半導体スイッチ６４３の一端と電気的に接続している。半導体スイッチ６４１の他端は、半導体スイッチ６４２の一端及び一次側コイル６３１の他端と電気的に接続している。
半導体スイッチ６４２は、他端が電源１０の他端及び半導体スイッチ６４４の他端と電気的に接続している。
半導体スイッチ６４３は、他端が半導体スイッチ６４４の一端及び一次側コイル６３１の一端と電気的に接続している。
インバータ６４は、制御部１５の指令に基づく半導体スイッチ６４１、６４２、６４３、６４４のオンとオフとの切り替えによって電源１０が供給する直流電力を交流電力に変換し、一次側コイル６３１に出力する。
【００６０】
二次回路６２は、二つの半導体スイッチ６２１、６２２、昇圧部６３の「変圧部の出力側」としての二次側コイル６３２、及び、電圧センサ２５を有する。二次回路２２は、半導体スイッチ６２１、６２２、昇圧部２３の二次側コイル２３２、及び、放電部３０が直列に接続している。
半導体スイッチ６２１は、制御部１５と電気的に接続している。半導体スイッチ６２１は、一端が二次側コイル２３２の一端と電気的に接続している。半導体スイッチ６２１の他端は、放電部３０の電極３１と電気的に接続している。半導体スイッチ６２１は、オンされると放電部３０側から昇圧部６３側への電流の流れを許容する。
半導体スイッチ６２２は、制御部１５と電気的に接続している。半導体スイッチ６２２は、一端が二次側コイル２３２の他端と電気的に接続している。半導体スイッチ６２２の他端は、放電部３０の電極３２と電気的に接続している。半導体スイッチ６２２は、半導体スイッチ６２１の作動に同期してオンとオフとを切り替える。半導体スイッチ６２２は、オンされると放電部３０側から昇圧部６３側への電流の流れを許容する。
電圧センサ６５は、昇圧部６３の二次側コイル６３２の両端の電圧を検出可能である。また、電圧センサ６５は、制御部１５と電気的に接続している。電圧センサ６５は、検出した電圧に応じた信号を制御部１５に出力する。
【００６１】
次に、パルス変換部６０の作動について、図８に基づいて説明する。図８は、パルス変換部６０における各特性の時間変化を示した特性図である。図８（ａ）は、二次側コイル６３２の電圧Ｖｔ２の時間変化を示している。二次側コイル６３２の両端の電圧Ｖｔ２は、電圧センサ６５によって検出可能である。図８（ｂ）は、二次側コイル６３２を流れる電流ｉｔ２の時間変化を示している。図８（ｃ）は、半導体スイッチ６２１の状態ｓｗ１ｇａｔｅの時間変化を示している。図８（ｄ）は、半導体スイッチ６２１の両端の電圧Ｖｓｗ１の時間変化を示している。図８（ｅ）は、半導体スイッチ６２２の状態ｓｗ２ｇａｔｅの時間変化を示している。図８（ｆ）は、半導体スイッチ６２２の両端の電圧Ｖｓｗ２の時間変化を示している。図８（ｇ）は、放電部３０の二つの電極３１、３２にかかる電圧Ｖｒを示している。図８（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）では、図７に示すそれぞれの実線矢印の方向を正として示している。
【００６２】
パルス変換部６０では、二次側コイル６３２の電圧Ｖｔ２及び電流ｉｔ２は、一次回路６１におけるインバータ６４によって、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、正弦曲線状に変化する。
時刻ｔ４１において、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ６２１、６２２がオンされると、二次側コイル６３２の電圧Ｖｔ２が放電部３０にかかる。このとき、放電部３０にかかる電圧Ｖｒの波形は、図８（ｇ）に示すように、同じ時刻での電圧Ｖｔ２の波形となる。
【００６３】
時刻ｔ４１から電圧Ｖｔ２の正弦波周期の四分の一が経過した時刻ｔ４２において、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ６２１、６２２がオフされる。このとき、正の値となっている電圧Ｖｔ２は、半導体スイッチ６２１の二次側コイル６３２側の端子と放電部３０の半導体スイッチ６２２側の端子との間にかかる。半導体スイッチ６２１には、電圧Ｖｔ２のうち式（５）から算出される電圧Ｖｓｗ１がかかる。
Ｖｓｗ１＝Ｖｔ２×｛Ｃｌｏａｄ/(Ｃ６２１ｏｐｅｎ＋Ｃｌｏａｄ)｝・・・式（５）
ここで、電気容量Ｃ６２１ｏｐｅｎとは、半導体スイッチ６２１の開放端の電気容量である。また、放電部３０には、電圧Ｖｔ２のうち式（６）から算出される電圧Ｖｒがかかる。
Ｖｒ＝Ｖｔ２×｛Ｃ６２１ｏｐｅｎ/(Ｃ６２１ｏｐｅｎ＋Ｃｌｏａｄ)｝・・・式（６）
しかしながら、時刻ｔ４３において半導体スイッチ６２１がオンされるまでの間の電圧Ｖｒは、放電可能電圧Ｖｄより小さい値となるため放電部３０では放電は発生しない。（図８（ｄ）と図８（ｇ）との関係参照）
【００６４】
時刻ｔ４２から電圧Ｖｔ２の正弦波周期の四分の一が経過した時刻ｔ４３において、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ６２１、６２２がオンされる。これにより、二次側コイル６３２の電圧Ｖｔ２が放電部３０にかかる。このとき、放電部３０にかかる電圧Ｖｒの波形は、図８（ｇ）に示すように、同じ時刻での電圧Ｖｔ２の波形となる。
【００６５】
時刻ｔ４３から電圧Ｖｔ２の正弦波周期の四分の一が過ぎた時刻ｔ４４において、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ６２１、６２２がオフされる。このとき、負の値となっている電圧Ｖｔ２は、半導体スイッチ６２２の二次側コイル６３２側の端子と放電部３０の半導体スイッチ６２１側の端子との間にかかる。半導体スイッチ６２２には、電圧Ｖｔ２のうち式（７）から算出される電圧Ｖｓｗ２がかかる。
Ｖｓｗ２＝Ｖｔ２×｛Ｃｌｏａｄ/(Ｃ６２２ｏｐｅｎ＋Ｃｌｏａｄ)｝・・・式（７）
ここで、電気容量Ｃ６２２ｏｐｅｎとは、半導体スイッチ６２２の開放端の電気容量である。また、放電部３０には、電圧Ｖｔ２のうち式（８）から算出される電圧Ｖｒがかかる。
Ｖｒ＝Ｖｔ２×｛Ｃ６２２ｏｐｅｎ/(Ｃ６２２ｏｐｅｎ＋Ｃｌｏａｄ)｝・・・式（８）
しかしながら、時刻ｔ４５において半導体スイッチ６２２がオンされるまでの間の電圧Ｖｒは、放電可能電圧Ｖｄより小さい値となるため放電部３０では放電は発生しない。（図８（ｆ）と図８（ｇ）との関係参照）
【００６６】
時刻ｔ４４の後、時刻ｔ４５において、時刻ｔ４１と同様に、制御部１５の指令に基づいて半導体スイッチ６２１、６２２がオンされる。時刻ｔ４５以降、時刻ｔ４１以降と同じ作動が行われる。
パルス発生装置４では、このようにして、二次側コイル６３２にかかる電圧の時間変化に同期させて半導体スイッチ６２１、６２２の状態を切り替えることによって放電部３０においてオゾンを生成可能な放電を発生させる。
【００６７】
第四実施形態では、インバータ６４は、電源１０が出力する電力の電圧の時間変化を正弦曲線状に変換する。正弦曲線状に変換された電力は昇圧部６３によって昇圧され、二つの半導体スイッチ６２１、６２２の同期した作動によってパルス電力となって放電部３０に供給される。これにより、第四実施形態は、第一実施形態（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）と同じ効果を奏する。
【００６８】
また、パルス発生装置４では、インバータ６４での半導体スイッチ６４１、６４２、６４３、６４４の切替タイミングを変更すると、放電部３０の電極３１、３２にかかる電圧の周波数を変更することができる。これにより、放電のパルス幅をさらに短くすることができる。
【００６９】
（第五実施形態）
次に、本発明の第五実施形態によるパルス発生装置を図９に基づいて説明する。第五実施形態は、パルス変換部の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７０】
第五実施形態によるパルス発生装置５は、電源１０、パルス変換部２０、電圧センサ２５、「容量変更用半導体スイッチング素子」としての半導体スイッチ７１、放電部３０、及び、制御部１５などから構成されている。パルス発生装置５は、電源１０とともに形成される一次回路２１、並びに、半導体スイッチ７１及び放電部３０とともに二次回路７２を有する。
【００７１】
二次回路７２は、半導体スイッチ２２１、昇圧部２３の二次側コイル２３２、半導体スイッチ７１、及び、電圧センサ２５を有する。半導体スイッチ２２１、二次側コイル２３２、半導体スイッチ７１、及び、放電部３０は、直列に接続されている。
【００７２】
半導体スイッチ７１は、半導体スイッチ２２１と放電部３０との間に設けられている。半導体スイッチ７１は、一端が半導体スイッチ２２１と電気的に接続している。半導体スイッチ７１の他端は、放電部３０の電極３１と電気的に接続している。半導体スイッチ７１は、半導体スイッチ２２１の作動に連動して二次回路７２を閉回路にしたり開回路にしたりすることが可能である。
【００７３】
パルス発生装置５では、二次回路７２における放電部３０の電気容量Ｃｌｏａｄは、式（９）を満たすよう設定される。
Ｖｄ＞Ｖｏｕｔ×｛Ｃ２２１ｏｐｅｎ＊/(Ｃ２２１ｏｐｅｎ＊＋Ｃｌｏａｄ)｝・・・式（９）
ただし、Ｃ２２１ｏｐｅｎ＊＝（Ｃ２２１ｏｐｅｎ＋Ｃｓｃ）／（Ｃ２２１ｏｐｅｎ×Ｃｓｃ）・・・式（１０）
ここで、電気容量Ｃｓｃは、半導体スイッチ７１の開放端の電気容量である。式（９）の右式に含まれている｛Ｃ２２１ｏｐｅｎ＊/(Ｃ２２１ｏｐｅｎ＊＋Ｃｌｏａｄ)｝は、第一実施形態の式（１）の右式に含まれている｛Ｃ２２１ｏｐｅｎ/(Ｃ２２１ｏｐｅｎ＋Ｃｌｏａｄ)｝に比べ小さくなるため、半導体スイッチ２２１がオフされているとき第一実施形態と同じ電圧Ｖｏｕｔが二次側コイル２３２にかかっても放電部３０にかかる電圧が小さくなる。これにより、オゾン生成システム８は、半導体スイッチ２２１がオンされているときだけ確実に電子は加速しオゾンを生成することができる一方、電子以外の帯電粒子の加速を抑制することができる。したがって、第五実施形態は、第一実施形態（Ａ）〜（Ｅ）と同じ効果を奏するとともにオゾンをさらに効率よく生成することができる。
【００７４】
（第六実施形態）
次に、本発明の第六実施形態によるパルス発生装置を図１０に基づいて説明する。第六実施形態は、パルス変換部の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７５】
第六実施形態によるパルス発生装置６は、電源１０、パルス変換部２０、放電部３０、電圧センサ２５、並列コンデンサ８１、及び、制御部１５などから構成されている。パルス発生装置６は、電源１０とともに形成される一次回路２１、並びに、並列コンデンサ８１及び放電部３０とともに形成される二次回路８２を有する。
【００７６】
二次回路８２は、半導体スイッチ２２１、昇圧部２３の二次側コイル２３２、並列コンデンサ８１、及び、電圧センサ２５を有する。半導体スイッチ２２１、二次側コイル２３２、及び、放電部３０は、直列に接続されている。
並列コンデンサ８１は、二次側コイル２３２の両端に電気的に接続されている。並列コンデンサ８１の電気容量は、放電部３０の電気容量以上の電気容量を有する。
【００７７】
二次側コイル２３２の両端に放電部３０の電気容量以上の電気容量を有する並列コンデンサ８１を設けると、半導体スイッチ２２１にかかる電圧を低くすることができるため、半導体スイッチ２２１の耐圧を低くすることができる。これにより、第六実施形態は、第一実施形態（Ａ）〜（Ｅ）と同じ効果を奏するとともに、パルス発生装置６の製造コストを低減することができる。
【００７８】
（他の実施形態）
第一実施形態では、「パルス変換部」としてフライバック回路を有するとした。また、第二実施形態では、「パルス変換部」としてチョッパ回路を有するとした。また、第三実施形態では、「パルス変換部」としてインバータトランス回路を有するとした。しかしながら、「パルス変換部」の構成はこれに限定されない。電源が出力する電力をパルス変換し、パルス変換されたパルス電力を出力すればよい。
【００７９】
上述の実施形態では、パルス発生装置は、変圧部を有するとした。しかしながら、変圧部はなくてもよい。また、変圧部は、電源が供給する電力の電圧を昇圧するとした。しかしながら、変圧部は、昇圧部に限定されない。電源が供給する電力の電圧を減圧してもよい。
【００８０】
第一、四実施形態では、電圧センサは、変圧部の二次側コイルの両端の電圧を検出可能であるとした。電圧センサは、二次回路の半導体スイッチの両端の電圧を検出可能であってもよい。
また、第三実施形態では、電圧センサは、二つある半導体スイッチの一方の半導体スイッチの両端の電圧を検出可能であるとした。電圧センサは、二つある半導体スイッチの他方の半導体スイッチの両端の電圧を検出可能であってもよい。
【００８１】
第三、四実施形態において、第二実施形態のように、電圧が最大となったのちに徐々に小さくなる途中で放電部に電力を出力するよう半導体スイッチを作動させてもよい。
【００８２】
第六実施形態によるパルス発生装置が備える直列コンデンサを第三、四実施形態によるパルス発生装置に適用してもよい。また、第七実施形態によるパルス発生装置が備える並列コンデンサを第三、四実施形態によるパルス発生装置に適用してもよい。並列コンデンサを第四実施形態に適用する場合、並列コンデンサは、コイルとともにチョッパ回路を形成する半導体スイッチに対して並列に接続される。
【００８３】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１、３、４、５、６・・・パルス発生装置
１０・・・電源
１５・・・制御部
２０、５０、６０・・・パルス変換部
２５、５５、６５・・・電圧センサ（電圧検出手段）
３０・・・放電部（容量性放電負荷部）
３１・・・電極（一の電極）
３２・・・電極
２２１、５３・・・半導体スイッチ（スイッチ、制御用半導体スイッチング素子）
６２１・・・半導体スイッチ（スイッチ、第一の制御用半導体スイッチング素子）
６２２・・・半導体スイッチ（スイッチ、第二の制御用半導体スイッチング素子）
【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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