(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電によってオゾンを発生させ互いに並列接続された複数の放電ユニットと、
それぞれの前記放電ユニットに交流高電圧を印加する高電圧電源と、
前記放電ユニットごとに設けられそれぞれの前記放電ユニットを前記高電圧電源に個別に接続し、定格を超える電流が一定の時間にわたって流れたときに回路を切断して電流を遮断する遮断素子と、
それぞれの前記遮断素子に並列に接続され、キャパシタンスを持った容量補償素子とを備えたことを特徴とするマルチユニット式オゾン発生器。
【請求項２】
前記容量補償素子はコンデンサであることを特徴とする請求項１に記載のマルチユニット式オゾン発生器。
【請求項３】
前記容量補償素子は直列に接続されたコンデンサと抵抗であることを特徴とする請求項１に記載のマルチユニット式オゾン発生器。
【請求項４】
前記容量補償素子は直列に接続されたコンデンサと第２遮断素子であることを特徴とする請求項１に記載のマルチユニット式オゾン発生器。
【請求項５】
前記容量補償素子を流れる電流を検出する電流検知器を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のマルチユニット式オゾン発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、マルチユニット式オゾン発生器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
オゾン発生器においてオゾンの発生量を調整するために、放電空隙を有する放電ユニットを複数設けたマルチユニット式オゾン発生器が用いられる。従来のマルチユニット式オゾン発生器では、複数の放電ユニットと１つの高電圧電源とを備え、それぞれの放電ユニットが遮断素子であるヒューズを介して高電圧電源に並列に接続されることにより、１つの放電ユニットが故障して場合でも、ヒューズが切断されて故障した放電ユニットが回路から切り離されることで、他の放電ユニットを停止することなくオゾン発生を継続することができた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１３３７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のマルチユニット式オゾン発生器では、放電ユニットが故障して遮断素子であるヒューズが切断されると、高電圧電源に接続されていた放電ユニット全体のインピーダンスが変化するため、電源効率が低下するあるいは放電ユニットが故障するという課題があった。【０００５】
本願は、上述の課題を解決するためになされたものであり、放電ユニットが故障して遮断素子が切断されたときのインピーダンスの変化が少なく、電源効率の低下あるいは放電ユニットの故障が抑制されるマルチユニット式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】
【０００６】
本願に開示されるマルチユニット式オゾン発生器は、放電によってオゾンを発生させ互いに並列接続された複数の放電ユニットと、それぞれの放電ユニットに交流高電圧を印加する高電圧電源と、放電ユニットごとに設けられそれぞれの放電ユニットを高電圧電源に個別に接続し、定格を超える電流が一定の時間にわたって流れたときに回路を切断して電流を遮断する遮断素子と、それぞれの遮断素子に並列に接続され、キャパシタンスを持った容量補償素子とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本願に開示されるマルチユニット式オゾン発生器は、放電によってオゾンを発生させ互いに並列接続された複数の放電ユニットと、それぞれの放電ユニットに交流高電圧を印加する高電圧電源と、放電ユニットごとに設けられそれぞれの放電ユニットを高電圧電源に個別に接続し、定格を超える電流が一定の時間にわたって流れたときに回路を切断して電流を遮断する遮断素子と、それぞれの遮断素子に並列に接続され、キャパシタンスを持った容量補償素子とを備えたので、負荷のインピーダンス変化が抑制され、電源効率の低下あるいは放電ユニットの故障が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１によるマルチユニット式オゾン発生器の構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態１によるマルチユニット式オゾン発生器の断面図である。
【図３】実施の形態１によるマルチユニット式オゾン発生器の等価回路図である。
【図４】比較例の等価回路図である。
【図５】実施の形態１によるマルチユニット式オゾン発生器において遮断素子の一つが回路を切断したときの等価回路図である。
【図６】比較例において遮断素子の一つが回路を切断したときの等価回路図である。
【図７】実施の形態２によるマルチユニット式オゾン発生器の構成を示す模式図である。
【図８】実施の形態１および実施の形態２によるマルチユニット式オゾン発生器における周波数と電力との関係を示した図である。
【図９】実施の形態３によるマルチユニット式オゾン発生器の構成を示す模式図である。
【図１０】実施の形態４によるマルチユニット式オゾン発生器の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本願を実施するための実施の形態に係るマルチユニット式オゾン発生器について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるマルチユニット式オゾン発生器の構成を示す模式図である。実施の形態１によるマルチユニット式オゾン発生器１００は、放電ユニット１と、放熱器２と、高電圧電源３と、遮断素子４と、容量補償素子５と、給電線６と、ヘッダ１４、１５とを備えている。図１では、ヘッダ１４およびヘッダ１５は示していない。マルチユニット式オゾン発生器１００は複数の放電ユニット１を備えており、それぞれの放電ユニット１は個別の遮断素子４を介して高電圧電源３に接続されており、遮断素子４と並列に容量補償素子５が接続されている。遮断素子４は、例えばヒューズであり、放電ユニット１に定格以下の電流が流れる場合には電流を通過させ、定格を超える電流が一定の時間にわたって流れた場合には回路を切断して電流を遮断する。容量補償素子５は、例えばコンデンサであり、直流的には電気的に絶縁されており、交流的にはキャパシタンスＣＣに応じた電流を流す。
【００１１】
図２は、図１におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。図２では、図１の模式図では示していなかったヘッダ１４およびヘッダ１５が示されている。放電ユニット１は、外側電極である接地電極１０と、誘電体筒１１と、内側電極である高圧電極１２と、給電端子１３と、ヘッダ１４、１５と、スペーサ１６と、導入端子１７とを備えている。酸素を含む原料ガス２００がヘッダ１４を通して放電ユニット１に導入され、オゾンを含んだオゾン含有ガス２０１が放電ユニット１から取り出されてヘッダ１５から放出される。
【００１２】
接地電極１０は、円筒状の導電部材である。接地電極１０の内部には、絶縁性の誘電体筒１１が、接地電極１０と誘電体筒１１の中心軸が一致するように同心円状に配置されている。誘電体筒１１はスペーサ１６によって接地電極１０の内部に支持されており、接地電極１０と誘電体筒１１との間に放電空隙１８が形成されている。高圧電極１２は、誘電体筒１１の内面に形成された薄膜状の導電部材である。誘電体筒１１の一方の端は、誘電体筒１１の内部にガスが通らないように閉じられている。誘電体筒１１の他方の端は、高電圧を給電するために開放されている。
【００１３】
接地電極１０の一方の端には、酸素を含む原料ガス２００を放電ユニットに導入するヘッダ１４が設けられており、接地電極１０の他方の端には、オゾンを含んだオゾン含有ガス２０１を放電ユニット１から取り出すヘッダ１５が設けられている。ヘッダ１４およびヘッダ１５によって、放電ユニット１は密閉されている。
【００１４】
誘電体筒１１の解放された側の端部には給電端子１３が挿入されており、給電端子１３は高圧電極１２と電気的に接続されている。給電端子１３は、ヘッダ１４に設けられた導入端子１７と、並列に接続された遮断素子４および容量補償素子５とを介して、高電圧電源３に電気的に接続されており、これによって高電圧電源３から給電端子１３を介して高圧電極１２に交流高電圧が印加される。高電圧電源３の接地端子は、接地電極１０と電気的に接続されている。以上の接続により、接地電極１０と誘電体筒１１との間の放電空隙１８に放電が発生する。
【００１５】
放電ユニット１の外側には、放電ユニット１の接地電極１０に接して放熱器２が設けられている。放熱器２は、放電で発生した熱を放熱し、接地電極１０の温度上昇を抑制する。
【００１６】
次に、マルチユニット式オゾン発生器１００において原料ガス２００からオゾン含有ガス２０１を生成する様子について説明する。マルチユニット式オゾン発生器１００では、原料ガス２００が外部からヘッダ１４に導入される。ヘッダ１４に導入された原料ガス２００は、接地電極１０と誘電体筒１１との間に形成された放電空隙１８を通過する。接地電極１０と高圧電極１２との間に交流高電圧が印加されると、放電空隙１８に放電が形成される。放電は、接地電極１０と誘電体筒１１との間で周方向および軸方向に均一に形成される。原料ガス２００が放電空隙１８を通過するときに、原料ガス２００の中の酸素が放電と接触しオゾンが発生する。原料ガス２００がヘッダ１４からヘッダ１５に向かって放電空隙１８を通過する間に、原料ガス２００は放電に繰り返し接触し多量のオゾンが発生する。大量のオゾンを含んだオゾン含有ガス２０１は、ヘッダ１５から外部に放出される。
【００１７】
マルチユニット式オゾン発生器１００の定格動作時において、電流が一定値に制限される様子について説明する。高電圧電源３によって接地電極１０と高圧電極１２との間に電圧が印加されて電流が流れると、放電が発生するとともに、絶縁性の誘電体筒１１の表面に電荷が蓄積される。一定時間にわたって電流が流れると、誘電体筒１１の表面に蓄積された電荷によって、高電圧電源３による電圧と逆方向の電界が放電空隙１８に形成され、放電が停止する。その後、高電圧電源３の交流高電圧の極性が反転すると、蓄積された電荷による電界と高電圧電源３による交流高電圧の極性が一致し、再び放電空隙１８に放電が形成される。以上のように、誘電体筒１１の絶縁性が保たれている定格動作時においては、一定時間にわたって電流が流れると、放電が停止し、その結果として電流が停止するため、電流が一定値に制限される。
【００１８】
次に、マルチユニット式オゾン発生器１００の放電ユニット１の故障時について説明する。放電ユニット１の故障にはいくつかの種類があるが、その一つとして誘電体筒１１の絶縁性の消失がある。誘電体筒１１は、経年劣化による破損、電気的、熱的あるいは機械的なダメージによる破損などにより、絶縁性が消失する。誘電体筒１１の絶縁性が消失すると、接地電極１０と高圧電極１２とが接触する、あるいは、接地電極１０と高圧電極１２との間での放電が発生し、定格よりも高い電流が流れる。このときに、遮断素子４に定格よりも高い電流が流れ、遮断素子４が回路を切断して電流を遮断する。
【００１９】
図３は、実施の形態１によるマルチユニット式オゾン発生器１００の等価回路図であり、マルチユニット式オゾン発生器１００の動作を比較例と対比して説明するためものである。図４は比較例のマルチユニット式オゾン発生器の等価回路図であり、実施の形態１によるマルチユニット式オゾン発生器１００から容量補償素子５を取り除いたものである。図５は遮断素子４の一つが回路を切断したときのマルチユニット式オゾン発生器１００の等価回路であり、図６は遮断素子４の一つが回路を切断したときの比較例の等価回路である。
【００２０】
図３において、高電圧電源３は、交流低電圧を発生するインバーター３１と、交流低電圧を昇圧するトランス３２と、複数の放電ユニット１および高電圧電源３の電気整合を調整するリアクトル３３とから構成される。図３に示されるような共振型の回路構成の場合、リアクトル３３のインダクタンスＬと一つの放電ユニット１あたりのキャパシタンスＣから決まる回路の式（１）で示される共振周波数ωの付近の周波数で高電圧電源３を駆動することで、電源効率を高めることができる。高電圧電源３の周波数が回路の共振周波数ωに近いほど電源効率は良くなるが、高電圧電源３の周波数を共振周波数ωに近づけると制御が困難となり動作が不安定となるため、高電圧電源３の周波数は共振周波数ωよりも高く設定される。なお、共振周波数ωは、図４に示される比較例のマルチユニット式オゾン発生器においても同じである。
ω＝１／√（３ＬＣ）      （１）
【００２１】
図４に示される比較例のマルチユニット式オゾン発生器において放電ユニット１の一つが故障し、故障した放電ユニット１に接続された遮断素子４が切断された場合、図６に示すような等価回路となり、回路の共振周波数は、式（１）に示されたωから式（２）に示されたω’に急激に変化する。
ω’＝１／√（２ＬＣ）      （２）
【００２２】
ここで、ω’と高電圧電源３の周波数との差がωと高電圧電源３の周波数との差よりも大きくなった場合、電源効率が低下する。また、ω’と高電圧電源３の周波数との差がωと高電圧電源３の周波数との差よりも小さくなった場合、放電ユニット１に定格以上の電力が入力されてしまい、放電ユニット１を故障させてしまう。
【００２３】
一方、図５に示すように、実施の形態１によるマルチユニット式オゾン発生器１００の放電ユニット１の一つが故障し、故障した放電ユニット１に接続された遮断素子４が切断された場合、容量補償素子５を介して電流が流れるため、回路の共振周波数は式（１）に示されたωから式（３）に示されたω’’となる。そのため、容量補償素子５のキャパシタンスＣＣを放電ユニット１のキャパシタンスＣに近い値に設定すると、容量補償素子５が無い比較例のマルチユニット式オゾン発生器と比べて共振周波数の変化が小さくなるため、電源効率の低下あるいは放電ユニットの故障を抑制することができる。
ω’’＝１／√｛Ｌ（２Ｃ＋ＣＣ）｝      （３）
【００２４】
なお、高電圧電源３はリアクトル３３を備えた共振型として説明したが、高電圧電源３は安定して交流高電圧を供給できるものであればよく、例えば非共振型の回路であってもかまわない。また、交流高電圧の波形は、正弦波に限らず、矩形波、三角派、パルスなどでもよい。交流高電圧の大きさおよびデューティ比は、放電空隙１８の幅あるいは誘電体筒１１の厚さなどの放電ユニット１の構造、原料ガス２００の組成などの条件に応じて、決めればよい。交流高電圧の大きさは、１ｋＶから２０ｋＶが望ましい。１ｋＶより小さい場合は、安定した放電が形成されない。５０ｋＶより大きい場合は、電源装置が大きくなり、さらに大型および高電圧の電気絶縁が必要となるため、製造および保守のコストが増大する。
【００２５】
接地電極１０は、導電性材料で構成され、特にステンレス鋼あるい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。接地電極１０は、機械強度が維持できる範囲で薄くしてもよく、放熱器２の内面に薄膜として形成しても良い。接地電極１０を薄くするあるいは薄膜として形成することにより、接地電極１０の厚さ方向の熱伝導性が向上し、放電ユニット１の冷却性能が向上する。また、接地電極１０が放電空隙１８と面している範囲を、耐腐食性に優れた絶縁材料で覆ってもよい。接地電極１０を耐腐食性に優れた絶縁材料で覆うことにより、接地電極１０に耐腐食性よらず汎用の導電性材料を使用することが可能となり、放電ユニットの製造コストを下げることができる。さらに、接地電極１０と放熱器２との間に放熱グリースあるいは伝導性グリースなどを塗ることにより、接地電極１０と放熱器２との間に微小な空間ができることを抑制し、接地電極１０と放熱器２との間の熱伝導性を高めることができる。
【００２６】
誘電体筒１１は、絶縁材料で構成されるものであり、例えば、石英、ホウ珪酸ガラス、あるいは、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ればよい。
【００２７】
高圧電極１２は、導電性材料で構成されるものであり、特に、誘電体筒１１の内面に湿式のコーティング、メッキ、溶射、真空蒸着あるいは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。これらの方法で高圧電極１２を形成することにより、誘電体筒１１と高圧電極１２を密着させることができ、誘電体筒１１と高圧電極１２との間での異常放電の発生を抑制することができる。また、高圧電極１２を薄膜にすることにより、高圧電極１２を軽量で実現することができ、誘電体筒１１あるいはスペーサ１６に求められる機械強度の条件を緩和することができる。
【００２８】
給電端子１３は、導電性材料で構成されるものであり、特に、ステンレス鋼あるい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。給電端子１３は、圧着端子、はんだ付け、機械的に接触させるなどの方法によって、高圧電極１２に電気的に接続されている。特に、給電端子１３の先端を複数の毛を有するブラシ形状とすることで、給電端子１３を誘電体筒１１に挿入するときに複数個所で高圧電極１２と接触し、確実に電気的な接続が実現できる。
【００２９】
スペーサ１６は、耐腐食性に優れた導電性材料あるいは絶縁材料で構成されるものであり、放電ユニット１の周方向の放電空隙１８の幅がおおよそ一定となるように、接地電極１０の内側で誘電体筒１１を保持するように設けられている。スペーサ１６は、例えば、テープ形状とする、あるいは、放電ユニット１の軸に垂直な方向に弾性を有するばねを誘電体筒１１の周方向に対称な位置に複数個を配置することにより、放電空隙１８の幅のばらつきを抑制することができる。
【００３０】
放電空隙１８の放電ユニット１の周方向の幅は、０．１ｍｍから１０ｍｍとすることが望ましい。０．１ｍｍより小さい場合は、放電ユニット１の周方向に放電空隙１８の幅を均一に保つことが困難となり、放電ユニット１の製造コストが増加する。また、１０ｍｍより大きい場合は、放電を形成するために高い電圧が必要となる。放電空隙１８の幅は、特に、０．２ｍｍから０．６ｍｍとすることが望ましい。放電空隙１８の幅を０．６ｍｍより小さくすることにより、接地電極１０と誘電体筒１１との間に形成される放電空隙１８の空間の比表面積が大きくなり、放電ユニット１の冷却効率を高めることができる。
【００３１】
原料ガス２００は、少なくとも酸素を含んでいればよく、酸素、空気、あるいは、酸素と希ガスあるいは二酸化炭素などの不活性ガスとの混合ガスなどを用いる。放電空隙１８に供給する原料ガス２００の圧力は、０．０５ＭＰａＧから０．２ＭＰａＧとすることが望ましい。０．０５ＭＰａＧより小さい場合、酸素分子の数が少ないためにオゾン発生量が低くなる。また、０．２ＭＰａＧより大きい場合、原料ガス２００の供給装置に求められる吐出圧が高くなり、オゾン発生に必要なコストが高くなる。よって、原料ガス２００の圧力を０．０５ＭＰａＧから０．２ＭＰａＧとすることにより、経済的なオゾン発生効率を高めることができる。また、マルチユニット式オゾン発生器を大型化したときに、放電空隙１８に供給する原料ガス２００の圧力を０．２ＭＰａＧよりも小さくすることにより、マルチユニット式オゾン発生器が第二種圧力容器規定に該当しなくなり、制約が軽減されて取り扱いが容易になる。
【００３２】
ヘッダ１４およびヘッダ１５は、耐腐食性に優れた導電性材料あるいは絶縁材料で構成される。ヘッダ１４およびヘッダ１５によって放電ユニット１を密閉する必要があるため、ヘッダ１４およびヘッダ１５は加工性に優れたステンレス鋼あるいはフッ素樹脂などを使用することが望ましい。ヘッダ１４およびヘッダ１５にステンレス鋼などの導電性材料を用いる場合は、高圧電極１２とヘッダ１４との間および高圧電極１２とヘッダ１５との間に放電が発生しないように、高圧電極１２とヘッダ１４との間および高圧電極１２とヘッダ１５との間に絶縁距離を確保する。ヘッダ１４およびヘッダ１５にフッ素樹脂などの絶縁材料を用いる場合は、高圧電極１２とヘッダ１４との間および高圧電極１２とヘッダ１５との間に放電は発生しないので、ヘッダ１４およびヘッダ１５をコンパクトにすることができる。
【００３３】
導入端子１７は、ヘッダ１４の内部の気密性を保ちつつ、高電圧電源３と給電端子１３とを電気的に接続する端子である。導入端子１７は、一般的な導電性材料、碍子およびパッキンなどで構成される電圧導入端子を用いることができる。
【００３４】
実施の形態１によるマルチユニット式オゾン発生器１００においては、ヘッダ１４からヘッダ１５に向かって一方向に原料ガス２００を流しているため、放電空隙１８で発生したオゾンは常にヘッダ１５に向かって流れる。したがって、放電ユニット１の内部にオゾンが存在するときに常に原料ガス２００を放電ユニット１の内部に供給することにより、ヘッダ１４および導入端子１７のオゾンによる腐食を防ぐことができる。また、放電ユニット１の内部にオゾンが存在するときに常に原料ガス２００を放電ユニット１の内部に供給することにより、ヘッダ１４および導入端子１７に耐腐食性に優れた材料を用いる必要がなくなるため、ヘッダ１４および導入端子１７を低いコストで作ることができる。
【００３５】
放熱器２は、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望ましい。特に、安価で加工性に優れたアルミニウムを用いることにより、放熱器２の製造コストを低くすることができる。また、放熱器２を導電性材料で構成した場合、接地電極１０と放熱器２とを電気的に接続し、高電圧電源３の接地端子と放熱器２とを電気的に接続することにより、高電圧電源３の接地端子と接地電極１０とが電気的に接続されるため、高電圧電源３の接地端子と接地電極１０とを直接に接続する電気配線が不要となる。放熱器２は、自然冷却でもよく、図示しない冷却器から冷媒を送出することによって強制冷却してもよい。放熱器２の内部に冷媒の流路を設けて、冷媒の流路に冷媒を流してもよい。冷媒を用いて放熱器２を強制的に冷却した場合、接地電極１０を低温に維持しオゾン発生効率を向上させることができる。また、放熱器２の表面に黒色の塗装あるいは黒アルマイト加工などの処理を行うことにより、放熱器２の表面の熱輻射を促進し放電ユニット１の冷却性能を向上させることができる。
【００３６】
また、放熱器２を耐腐食性に優れた導電性材料で構成することにより、放熱器２と接地電極１０とを兼用する一つの部材としてもよい。放熱器２と接地電極１０とを兼用する一つの部材とすることにより、高い熱伝導性を実現できるとともに、マルチユニット式オゾン発生器の部品点数が削減され製造コストを低くすることができる。放熱器２を一般的な導電性材料で構成する場合は、放熱器２が放電空隙１８と接する範囲に耐腐食性に優れた絶縁材料で被覆することにより、放熱器２と接地電極１０とを兼用することができる。
【００３７】
容量補償素子５は、真空コンデンサ、オイルコンデンサ、セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサ、マイカコンデンサまたはタンタルコンデンサなどの高電圧コンデンサを用いることができる。特に、セラミックコンデンサあるいはマイカコンデンサを使用すると、充電エネルギー密度を高めることができ、マルチユニット式オゾン発生器を小さくすることができる。また、本明細書の図面において容量補償素子５を一つの記号で示しているが、複数のコンデンサを直列あるは並列に接続したものを用いてもよい。
【００３８】
遮断素子４は、放電ユニット１に定格以下の電流が流れる場合は低抵抗に電流を通過させ、定格を超える電流が一定の時間にわたって流れた場合は電流を遮断するものであればよく、ヒューズ、配電用遮断器、サーモスタットあるいはリセッタブルヒューズなどを用いればよい。遮断素子４として溶断式のヒューズを用いることにより、放電ユニット１が故障した場合に確実に電流を遮断することができる。遮断素子４として、配電用遮断器、サーモスタットあるいはリセッタブルヒューズを用いた場合は、電流を遮断した後であっても再び使用することができる。
【００３９】
以上のように、実施の形態１によるマルチユニット式オゾン発生器は、放電によってオゾンを発生させ互いに並列接続された複数の放電ユニット１と、それぞれの放電ユニット１に交流高電圧を印加する高電圧電源３と、放電ユニット１ごとに設けられそれぞれの放電ユニット１を高電圧電源３に個別に接続し、定格を超える電流が一定の時間にわたって流れたときに回路を切断して電流を遮断する遮断素子４と、それぞれの遮断素子４に並列に接続され、キャパシタンスを持った容量補償素子５とを備えたので、遮断素子４が動作した場合でも容量補償素子５によって負荷のインピーダンス変化が抑制され、電源効率の低下あるいは放電ユニット１の故障が抑制される。
【００４０】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２によるマルチユニット式オゾン発生器の構成を示す模式図である。図７におけるマルチユニット式オゾン発生器１００ａは、容量補償素子５ａが直列に接続されたコンデンサ５１および抵抗５２で構成されていることが実施の形態１によるマルチユニット式オゾン発生器１００と異なっている。図８は、マルチユニット式オゾン発生器における周波数と電力の関係を示した図である。実線で示した曲線は、実施の形態１によるマルチユニット式オゾン発生器１００の特性を示している。実施の形態１によるマルチユニット式オゾン発生器１００では、容量補償素子５に抵抗を設けていないためＱ値が高く、電力が定格電力以上となる周波数の幅である動作範囲が狭い。一方、破線で示した曲線は、実施の形態２によるマルチユニット式オゾン発生器１００ａの特性を示している。実施の形態２によるマルチユニット式オゾン発生器１００ａでは、容量補償素子５ａに抵抗５２を設けたためにＱ値が低く、電力が定格電力以上となる周波数の幅である動作範囲が広くなる。その結果、実施の形態２によるマルチユニット式オゾン発生器１００ａにおいて遮断素子４が動作した場合に高電圧電源３の動作を安定させることができる。
【００４１】
抵抗５２は、一般的な抵抗素子を用いればよく、例えば、炭素被膜抵抗、金属皮膜抵抗、箔抵抗、巻き線抵抗、セメント抵抗あるいはホーロー抵抗を用いればよい。また、抵抗５２として内部インダクタンスの小さい無誘導抵抗を用いると、容量補償素子５ａによる効果を低下させることがなく、浮遊容量との共振も起こりにくくなる。一方、抵抗５２として内部インダクタンスの大きい無誘導抵抗を用いると、遮断素子４が動作したときに流れる瞬間的なパルス電流を抑制して容量補償素子５ａを保護することができる。
【００４２】
実施の形態３．
図９は、実施の形態３によるマルチユニット式オゾン発生器の構成を示す模式図である。図９におけるマルチユニット式オゾン発生器１００ｂは、容量補償素子５ｂが直列に接続されたコンデンサ５１および第２遮断素子５３で構成されていることが実施の形態１によるマルチユニット式オゾン発生器１００と異なっている。実施の形態３によるマルチユニット式オゾン発生器１００ｂでは、容量補償素子５ｂに第２遮断素子５３を設けたため、コンデンサ５１が故障によって短絡した場合に第２遮断素子５３が回路を遮断するため、マルチユニット式オゾン発生器１００ｂを停止することなくオゾン発生を継続することができる。
【００４３】
実施の形態４．
図１０は、実施の形態４によるマルチユニット式オゾン発生器の構成を示す模式図である。図１０におけるマルチユニット式オゾン発生器１００ｃは、容量補償素子５を流れる電流を検出する電流検知器７を備えていることが実施の形態１によるマルチユニット式オゾン発生器１００と異なっている。電流検知器７は、電流検知部７１および電流値表示部７２を備えている。電流検知部７１は、容量補償素子５を流れる電流の大きさに応じた信号を電流値表示部７２に出力する。電流値表示部７２は、電流検知部７１から取得した信号をもとに、容量補償素子５を流れる電流の大きさを表示する。実施の形態４によるマルチユニット式オゾン発生器１００ｃでは、電流検知器７を設けたため、マルチユニット式オゾン発生器１００ｃを停止させることなく遮断素子４が動作したことを検知することができる。遮断素子４が動作したことを検知したときに故障した放電ユニット１を早期に修理することにより、マルチユニット式オゾン発生器１００ｃの寿命を延ばすことができる。
【００４４】
電流検知部７１は、一般的な電流検知方式を用いることができ、例えば、容量補償素子５に電流が流れることによって発生する磁界を検出してもよく、容量補償素子５で生じる電圧降下を検出してもよい。特に、容量補償素子５に電流が流れることによって発生する磁界を検出する場合は、容量補償素子５あるいは給電線６に接することなく電流を検出できるため、絶縁設計が容易となる。
【００４５】
なお、電流検知器７は容量補償素子５を流れる電流を検出するとしたが、実施の形態２の図７に示す容量補償素子５ａを流れる電流を検出しても良く、実施の形態３の図９に示す容量補償素子５ｂを流れる電流を検出しても良い。これらの場合は、実施の形態２に示した効果あるいは実施の形態３に示した効果が得られるとともに、マルチユニット式オゾン発生器を停止させることなく遮断素子４が動作したことを検知することができ、遮断素子４が動作したことを検知したときに故障した放電ユニット１を早期に修理することによりマルチユニット式オゾン発生器の寿命を延ばすことができる。
【００４６】
本願は、様々な例示的な実施の形態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。
したがって、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。
【符号の説明】
【００４７】
１  放電ユニット、２  放熱器、３  高電圧電源、４  遮断素子、５、５ａ、５ｂ  容量補償素子、６  給電線、７  電流検知器、１０  接地電極、１１  誘電体筒、１２  高圧電極、１３  給電端子、１４、１５  ヘッダ、１６  スペーサ、１７  導入端子、１８  放電空隙、５１  コンデンサ、５２  抵抗、７１  電流検知部、７２  電流値表示部、１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ  マルチユニット式オゾン発生器、２００  原料ガス、２０１  オゾン含有ガス。
【要約】
電源効率の低下あるいは放電ユニットの故障を抑制することができるマルチユニット式オゾン発生器である。
放電によってオゾンを発生させ互いに並列接続された複数の放電ユニット（１）と、それぞれの放電ユニット（１）に交流高電圧を印加する高電圧電源（３）と、放電ユニット（１）ごとに設けられそれぞれの放電ユニット（１）を高電圧電源（３）に個別に接続し、定格を超える電流が一定の時間にわたって流れたときに回路を切断して電流を遮断する遮断素子（４）と、それぞれの遮断素子（４）に並列に接続され、キャパシタンスを持った容量補償素子（５）とを備える。【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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