(57)【要約】【課題】放電電極で発生した高周波電流が接続線に流れ込むことを防止することにより、接続線から高周波ノイズが放射されることを抑制又は低減しつつ、前記高周波電流の接続線への流れ込みを防止することによる印加電圧の影響を抑制又は防止して、オゾン生成量を低下させないオゾン生成体を提供する。【解決手段】駆動回路２から放電電極41に高電圧を印加し、前記放電電極41の無声放電によりオゾンを生成するオゾン生成体４において、放電電極41の接続端子44にインダクタンス43を設け、駆動回路２から延びる接続線５を、前記インダクタンス43を介して放電電極41に接続したオゾン生成体４である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動回路から放電電極に高電圧を印加し、前記放電電極の無声放電によりオゾンを生成するオゾン生成体において、放電電極の接続端子にインダクタンスを設け、駆動回路から延びる接続線を、前記インダクタンスを介して放電電極に接続したことを特徴とするオゾン生成体。
【請求項２】
インダクタンスは、放電電極の接続端子と直列に接続させた請求項１記載のオゾン生成体。
【請求項３】
インダクタンスは、放電電極の接続端子として構成された請求項１記載のオゾン生成体。
【請求項４】
インダクタンスは、少なくとも放電電極の接続端子又は放電電極や接続線との接続部分が絶縁体で被覆された請求項１〜３いずれか記載のオゾン生成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無声放電により発生する高周波ノイズ（数100MHz〜数GHz）の抑制又は低減を図ったオゾン生成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾン生成体は、放電電極に交流の高電圧を印加して無声放電を生起し、前記無声放電により原料気体（酸素又は酸素を含む空気）を電離させてオゾンを生成する。ここで、前記無声放電は、極めて短時間（２nsec以下）に生成及び消滅を繰り返す多数の微小パルス放電であり、前記微小パルス放電に起因する高周波電流を作り出し、オゾン生成体に高電圧を印加する接続線をアンテナとして、高周波ノイズ（数100MHz〜数GHz）を放射させる。この高周波ノイズは、携帯電話や無線LANの使用周波数帯であることから、例えば携帯電話を誤作動させるまでには及ばなくても、通話品質を低下させる虞が十分にある。そこで、オゾン生成体の使用に際しては、高周波ノイズ対策が必要になる。
【０００３】
最も簡易な高周波ノイズ対策は、オゾン生成体を電磁シールドで囲ってしまう方法である。例えば、工業用の大型オゾン発生装置は、金属管路を通じて原料気体をオゾン生成体まで供給し、生成されたオゾンを別途金属管路を通じて放出するため、オゾン生成体を配した区画のみを電磁シールドで囲ってしまうことも容易であり、電磁シールを追加することによる製造コストの上昇も問題にならない。しかし、民生用の小型オゾン発生装置は、小型化及び低廉化を目指しているので、周辺環境の空気を原料気体として直接オゾン生成体に接触させ、オゾンを生成する構成が通例である。これから、オゾン生成体を電磁シールドで囲むことは望ましくなく、また電磁シールドを追加することによる製造コストの増加は無視できないため、現実的でない。
【０００４】
次に容易な高周波ノイズ対策として、高周波ノイズを放射しにくい同軸ケーブル又はツイストペアケーブルを接続線として使用することが考えられる。しかし、一端が接地されない接続線は、たとえ同軸ケーブル又はツイストペアケーブルであっても高周波ノイズの放射を抑制しずらい。また、接続線から高周波ノイズが放射することを抑制できた場合、高周波電流が駆動回路に還流することになり、駆動回路側から高周波ノイズが放射される虞がある。更に、高電圧である印加電圧が経時的に同軸ケーブルの被覆を劣化させていき、絶縁破壊による電流のリークが生ずる危険性がある。
【０００５】
ここで、高周波ノイズの放射を妨げるノイズフィルタを接続線に装着することも考えられるが、通常のノイズフィルタは低電圧の信号電圧に混入する高周波ノイズに有効であっても、放電極に高電圧を印加するオゾン生成体の接続線から放射される高周波ノイズの放射を十分に防止できない。そこで、特許文献１は、放電電極を誘電体基板上に形成し、前記放電電極に対する誘電電極を設けることにより、この放電電極及び誘電電極の関係からコンデンサを構成すると共に、前記放電電極に対して直列に抵抗を接続し、印加電圧の高周波電流を前記抵抗により消費することで、無声放電による高周波ノイズの発生を抑制又は低減する技術を提案している。放電電極及び誘電電極が構成するコンデンサは数pFと小さく、印加電圧の高周波電流に対するインピーダンスは抵抗と比較して相対的に小さくなるため、前記高周波電流が抵抗で消費されるとしている。
【０００６】
【特許文献１】特許第3339590号公報（［請求項１］、［0010］、［0019］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
確かに、特許文献１の構成によれば、印加電圧に対してコンデンサよりも相対的に抵抗のインピーダンスが大きくなることから、前記高周波電流を抵抗により消費し、高周波ノイズの発生を抑制又は低減できると考えられる。しかし、抵抗は高周波電流だけではなく、無声放電を発生させる高電圧全体にインピーダンスとして働くことから、印加する高電圧そのものを消費してしまう虞が否めない。すなわち、放電電極に印加する高電圧における無声放電の発生に寄与する量を減らし、オゾン生成の効率を低下させる結果、オゾン生成量を低下させる問題がある。
【０００８】
このほか、通常数kVに及ぶ印加電圧に耐えうる抵抗は特殊であり、上述したように、小型化及び低廉化を目指すオゾン発生装置に用いることは現実的でない問題もある。そこで、放電電極で発生した高周波電流が接続線に流れ込むことを防止することにより、接続線から高周波ノイズが放射されることを抑制又は低減しつつ、前記高周波電流の接続線への流れ込みを防止することによる印加電圧の影響を抑制又は防止して、オゾン生成量を低下させないオゾン生成体を開発するため、検討した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
検討の結果開発したものが、駆動回路から放電電極に高電圧を印加し、前記放電電極の無声放電によりオゾンを生成するオゾン生成体において、放電電極の接続端子にインダクタンスを設け、駆動回路から延びる接続線を、前記インダクタンスを介して放電電極に接続したオゾン生成体である。インダクタンスとなる具体的な素子としては、コイルを挙げることができる。ここで、本願発明の「駆動回路」は、オゾン生成体に対する高電圧供給回路であり、例えば商用交流電圧の周波数を切り換える制御回路と前記商用交流電圧を昇圧する昇圧回路（トランス）とから構成される。オゾン生成体は、前記昇圧回路の２次側から交流高電圧が印加される。
【００１０】
本発明は、放電電極で発生する高周波電流に対して高いインピーダンスとなりながら、相対的に低周波である印加電圧にはほとんど影響を与えないインダクタンスにより、高周波電流のみを消費して、接続線から高周波ノイズが放射されることを抑制又は低減する。放電電極で発生する高周波電流は、インダクタンスから駆動回路（上述の例示構成では昇圧回路の２次側）に向けて流れ出ないことになるため、インダクタンスはできるだけ放電電極に近い位置に設けることが望ましい。すなわち、インダクタンスは、放電電極の接続端子と直列に接続させる又は放電電極の接続端子として構成するとよい。
【００１１】
オゾン生成体は、放電電極の接続端子又は放電電極や接続線とインダクタンスとを接続する構成になるため、前記放電電極の接続端子又は放電電極や接続線とインダクタンスとの接続部分から高周波電流がリークする虞を否定しきれない。そこで、インダクタンスは、少なくとも放電電極の接続端子又は放電電極や接続線との接続部分が絶縁体で被覆される構成とし、好ましくは前記接続部分及びインダクタンスを一体に絶縁体で被覆するとよい。ここで、インダクタンスをコイルから構成した場合、放電電極の接続端子又は放電電極や接続線との接続部分と共に前記コイルを一体に絶縁体で被覆する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、あくまで高周波電流のみを消費して、主に接続線から高周波ノイズが放射されることを抑制又は低減しながら、前記高周波ノイズの抑制又は低減によるオゾン生成量への影響をできるだけ小さくしたオゾン生成体が提供できるようになる。また、特許文献１の抵抗と異なり、インダクタンスを構成するコイルは高電圧に対する耐圧を考えなくてもよいから、容易に入手可能な表面実装用の小型なコイルでも利用可能で、オゾン生成体の小型化及び低廉化、ひいてはオゾン発生装置の小型化及び低廉化を実現する。
【００１３】
例えばインダクタンスとして100μH〜数mHのコイルを用いた場合、最も低減される高周波ノイズの周波数が異なるものの、数100MHz〜数GHz にわたって平均で数dB、最大で10dB以上の低減効果が確認されており、利用の容易さや低廉な製造コストを鑑みた場合、費用対効果は大きい。このように、本発明は高電圧を放電極に印加するオゾン生成体における容易かつ低廉な高周波ノイズ対策をもたらす効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は本発明を適用したオゾン生成体４を用いたオゾン発生装置１の構成を簡易に表すブロック図であり、図２は本発明を適用したオゾン生成体４の一例を表わした斜視図である。本例が示すオゾン発生装置１は、従来から見られる標準的な構成である。
【００１５】
本例のオゾン発生装置１は、図１に見られるように、制御回路21及び昇圧回路22から駆動回路２を構成し、前記制御回路21を商用電源３に接続し、前記昇圧回路22の２次側222をオゾン生成体４に接続線５により接続している。製品では、オゾン生成体４は金属製カバー23に囲まれ、またその他の高周波ノイズ対策として制御回路21を接地させたり、昇圧回路22の１次側221及び２次側222を短絡させる（図１中破線参照）。本例のオゾン生成体４は、板状の放電電極の縁部で無声放電させる沿面放電方式ではない。しかし、本発明は、具体的な放電方式の違いにより高周波ノイズの低減効果に差異はなく、およそ無声放電方式のオゾン生成体に対して適用できる。これから、沿面放電方式のオゾン生成体であっても、図１に見られる構成により、高周波ノイズを低減できる。
【００１６】
本例のオゾン生成体４は、図２に見られるように、それぞれに棒状の放電電極41,41を挿通した一対のガラス管42,42を平行に並ばせた状態で溶融し、前記放電電極41を各ガラス管42に密封し、かつガラス管42,42相互を密着状態で一体化して、各ガラス管42から突出する放電電極41に導電性ボンドを介してインダクタンス（リード線付きコイル素子）43を接続した構成で、前記インダクタンス43のリード線を接続端子44としている。インダクタンス43は、表面実装用コイル素子を用いてもよい。また、放電電極41又は接続線５とインダクタンス43との接続部位からの漏れ電流を防止するため、絶縁性樹脂等で前記接続部位及びインダクタンス43を被覆することが望ましい。
【００１７】
ガラス管42は、比較的入手容易で安価な絶縁物であり、前述したように、溶融による放電電極41の封止やガラス管42,42相互の接続が容易など、加工性に優れている。ここで、放電電極41を挿通した後にガラス管42を加熱、溶融すると前記放電電極41も熱膨張することから、ガラス管42と放電電極41との熱膨張率が近似していることが望ましい。例えば、放電電極41をタングステン線材で構成した場合、タングステンの熱膨張率が4.4×10-6/Kであることから、ガラス管42は熱膨張率が3.8×10-6/Kである硼珪酸ガラスを用いるとよい。この場合、放電電極41を挿通したガラス管42を950℃〜1000℃に加熱すると、溶融により放電電極41の封止やガラス管42,42相互の接続ができる。
【００１８】
本例のオゾン生成体４は、各放電電極41を包み込むガラス管42により両放電電極41,41が電気的に遮断されており、対向するガラス管42表面間で無声放電を発生させ、供給される原料気体からオゾンを生成する。高周波ノイズは、前記無声放電に起因する高周波電流が接続線５を通じて駆動回路２における昇圧回路22の２次側222に還流しようとする際、前記接続線５から放射される。オゾン生成体４に直列接続したインダクタンス43は、放電電極41から接続線５に流れ込もうとする高周波電流を消費することで、接続線５への高周波電流の流れ込みを抑制又は防止し、接続線５に高周波電流が流れることによる高周波ノイズの放射を防止する。
【実施例】
【００１９】
オゾン生成体に直列接続したインダクタンスによる高周波ノイズの低減効果を確認するため、上記ブロック図（図１参照）相当に駆動回路（制御回路及び昇圧回路）、接続線及びオゾン生成体を組み付けて測定回路とし、前記測定回路から放射される高周波ノイズの受信強度を測定した。
【００２０】
使用したオゾン生成体は、上記例示（図２）に示す構成で、ガラス管は40mm長、1.0mm径の硼珪酸ガラス、放電電極として0.5mm径のタングステン線材を用いて構成した。前記仕様のオゾン生成体は、周辺空気を原料気体とし、駆動回路の昇圧回路より30kHz、5.6kV〜5.8kＶの交流高電圧を印加すると、10〜12mg/hのオゾンを生成する。
【００２１】
測定回路は、オゾン生成体を金属製カバーで囲むことなく、また駆動回路や昇圧回路の１次側及び２次側を接地させない構成とした。接続線の長さは、180mmである。測定装置は、オゾン生成体から40mmの距離に設置した150mm径のループアンテナをプローブとし、前記プローブが受信した高周波ノイズをスペクトラムアナライザの画面に表示させた。高周波ノイズは、前記スペクトラムアナライザの画面に表示された波形から、特定周波数における表示値を、高周波ノイズを含む受信強度として読み取って測定した。
【００２２】
まず、インダクタンスの容量の違いに基づく高周波ノイズの低減効果を測定した。基準となる比較例１はインダクタンスなし（つまり従来通り）、実施例１は1000μH（１mH）のインダクタンス（1000μHのリード線付きコイル素子を１つ）、実施例２は2000mH（２mH）のインダクタンス（1000μHのリード線付きコイル素子を２つ）である。この度の測定では、インダクタンスの容量を変化させる都合から、オゾン生成体と別体の各リード線付きコイル素子をクリップ等により直列接続している。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
測定結果を表１、比較例のスペクトラムアナライザの画面を図３、実施例１のスペクトラムアナライザの画面を図４，そして実施例２のスペクトラムアナライザの画面を図４にそれぞれ示す。各スペクトラムアナライザの画面は、横軸が周波数で０Hz〜２GHz、縦軸が信号強度で０dB〜-100dBである。各画面中、下段の帯がリアルタイムで表示されたオゾン発生器を停止させたときの周辺ノイズの受信強度、上段のラインが前記高周波ノイズを含む受信強度の最大値である。表１中、「周波数（MHz）」は高周波ノイズとして測定した受信強度の周波数、「ノイズ（dB）」は高周波ノイズとして測定された受信強度の最大値、そして「低減量（dB）」は比較例１の平均値又は最大値から低減された受信強度の絶対値を表している。
【００２５】
基準となる比較例では平均値＝-36.4dB、最大値＝-25.7dBの高周波ノイズが測定されたが、実施例１では平均値＝-40.7dB、最大値＝-29.8dBの高周波ノイズが測定され、比較例に対して平均値で4.3dB、最大値で4.1dBの低減効果が確認された。同様に、実施例２では平均値＝-45.0dB、最大値＝--33.5dBの高周波ノイズが測定され、比較例に対して平均値で8.6dB、最大値で7.8dBの低減効果が確認された。このほか、同種測定を繰り返した結果、平均値で10dB以上の低減効果も確認された。
【００２６】
上記測定結果より、インダクタンスを追加することで高周波ノイズが低減されることは明らかである。ここで、図３〜図５中、リアルタイムの受信強度の帯において、周波数800MHzでピークが見られるが、これは測定場所近傍で使用された携帯電話の送受信信号である。この携帯電話の送受信信号と比較すれば、オゾン発生装置から放射される高周波ノイズの大きさが把握され、また本発明による高周波ノイズの低減効果の程度が理解される。また、完全な比例関係ではないが、インダクタンスが大きいほど高周波ノイズの低減効果は大きくなることも確認された。現実には、インダクタンスを大きくするとコイル素子も大型化することから、オゾン生成体又はオゾン発生装置に組み込める範囲で、できる限り大きなインダクタンスを有するコイル素子を用いるとよい。
【００２７】
次に、本発明と併用できるその他の高周波ノイズ対策を上記測定回路に施し、本発明とその他の高周波ノイズ対策との相乗効果が認められるか、また認められる場合はどの程度であるかを測定した。この度の測定に用いたその他の高周波ノイズ対策は、
対策１  オゾン生成体を囲む金属製カバー
対策２  駆動回路の接地
対策３  昇圧回路の１次側及び２次側の短絡
である。対策１における金属製カバーは、実際の製品同様に形成されたSUS製カバーである。原料気体となる空気をオゾン生成体まで流入させ、また生成したオゾンを残存する空気と共に排出するため、外部に連通する開口を有し、ほとんど電磁遮蔽の効果を有しない構成になっている。また、対策３における昇圧回路の１次側及び２次側の短絡は、接地された駆動回路と共に接地される１次側を介して、２次側も接地される。
【００２８】
基準として、上記実施例１を再度測定した。また、前記実施例１に対策１を施した実施例３，前記実施例３に対策２を追加して施した実施例４、そして前記実施例４に対策３を追加して施した実施例５をそれぞれ測定した。このほか、インダクタンスの有無とその他の高周波ノイズ対策との組み合わせの有効性を判断するため、比較対照する基準として上記比較例１を再度測定したほか、前記比較例１に対策１を施した比較例２，前記比較例２に対策２を追加して施した比較例３、そして前記比較例３に対策３を追加して施した比較例４もそれぞれ測定した。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
【表３】
2009221023.tif 000005
【００３１】
実施例１、実施例３〜実施例５の測定結果を表２に、比較例１〜比較例４の測定結果を表３にそれぞれ示す。表２及び表３中、「周波数（MHz）」及び「ノイズ（dB）」の表記は上記表１と同じである。
【００３２】
実施例１と実施例３〜実施例５とを比較対照する限り、インダクタンスに加えて対策１〜対策３を施しても、高周波ノイズの低減効果が改善されたように見えない。ここで、比較例１と比較例２〜比較例４とを比較対照すれば、対策１〜対策３は確かに高周波ノイズの低減効果を有することが確認される。また、対策１を施した実施例３及び比較例２，対策１及び対策２を施した実施例４及び比較例３、そして対策１〜対策３を施した実施例５及び比較例４をそれぞれ比較対照すれば分かる通り、明らかにインダクタンスを追加することにより高周波ノイズの低減効果が向上している。これから、従来公知の対策１〜対策３を施せば、確かに高周波ノイズを低減することはできるものの、本発明のようにインダクタンスを設けることによる低減効果に及ばず、またインダクタンスを設ければ、前記対策１〜対策３を施さなくても、高い低減効果のあることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を適用したオゾン生成体を用いたオゾン発生装置の構成を簡易に表すブロック図である。
【図２】本発明を適用したオゾン生成体の一例を表わした斜視図である。
【図３】インダクタンスをオゾン生成体に直列接続しない比較例１の高周波ノイズを測定したスペクトラムアナライザの画面である。
【図４】1000μH（１mH）のインダクタンスをオゾン生成体に直列接続した実施例１の高周波ノイズを測定したスペクトラムアナライザの画面である。
【図５】2000mH（２mH）のインダクタンスをオゾン生成体に直列接続した実施例２の高周波ノイズを測定したスペクトラムアナライザの画面である。
【符号の説明】
【００３４】
１  オゾン発生装置
２  駆動回路
21  制御回路
22  昇圧回路
221  １次側
222  ２次側
23  金属製カバー
３  商用電源
４  オゾン生成体
41  放電電極
42  ガラス管
43  インダクタンス（リード線付きコイル素子）
44  接続端子
５  接続線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009221023.tif 000009
【図５】
2009221023.tif 000010