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公開番号2024179797
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023098933
出願日2023-06-16
発明の名称オゾン発生装置用の電源装置
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20241219BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】共振周波数よりも低い基本周波数で運転したときのオゾン生成効率を改善する。
【解決手段】実施形態のオゾン発生装置用の電源装置は、交流電圧が放電管に印加されることでオゾンを生成するオゾン発生器を備えるオゾン発生装置に設けられる電源装置であって、入力された直流電力を交流電力に変換して出力するインバータと、前記インバータから出力された交流電圧を昇圧する変圧器と、前記オゾン発生器に流れる突入電流を低減するリアクトルと、を備える。前記リアクトルの誘導成分(L成分)と、前記オゾン発生器の容量成分(C成分)と、によって決まる共振周波数が、前記インバータの最高周波数よりも高く設定されており、前記電源装置は、前記インバータの出力電圧と基本周波数の間の相関関係情報に基づいて、前記インバータの目標出力電圧に応じた基本周波数を用いて前記インバータを制御する制御部を、備える。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
交流電圧が放電管に印加されることでオゾンを生成するオゾン発生器を備えるオゾン発生装置に設けられる電源装置であって、
入力された直流電力を交流電力に変換して出力するインバータと、
前記インバータから出力された交流電圧を昇圧する変圧器と、
前記オゾン発生器に流れる突入電流を低減するリアクトルと、を備え、
前記リアクトルの誘導成分（Ｌ成分）と、前記オゾン発生器の容量成分（Ｃ成分）と、によって決まる共振周波数が、前記インバータの最高周波数よりも高く設定されており、
前記電源装置は、前記インバータの出力電圧と基本周波数の間の相関関係情報に基づいて、前記インバータの目標出力電圧に応じた基本周波数を用いて前記インバータを制御する制御部を、備えるオゾン発生装置用の電源装置。
続きを表示（約 480 文字）【請求項２】
前記オゾン発生器から発生したオゾンの量であるオゾン発生量を検出するオゾン発生量検出部を、さらに備え、
前記制御部は、前記オゾン発生量検出部によって検出されたオゾン発生量がオゾン発生量指令値に対して過不足のある場合は、オゾン発生量が前記オゾン発生量指令値に近づくように、前記インバータを制御するときの基本周波数を変更する、請求項１に記載のオゾン発生装置用の電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、Ｖ／ｆ制御によって、前記インバータの目標出力電圧に応じた基本周波数を用いて前記インバータを制御する、請求項１に記載のオゾン発生装置用の電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、ＰＷＭ制御によって、前記インバータの目標出力電圧に応じた基本周波数を用いて前記インバータを制御する、請求項３に記載のオゾン発生装置用の電源装置。
【請求項５】
前記制御部は、ＰＤＭ制御によって、前記インバータの目標出力電圧に応じた基本周波数を用いて前記インバータを制御する、請求項３に記載のオゾン発生装置用の電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、オゾン発生装置用の電源装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
オゾン発生装置は、特殊な負荷であるため、専用電源によって駆動している。例えば、オゾン発生装置用の電源装置は、商用電源の一例である三相電源から供給される交流電力を、コンバータにおいて直流電力に変換する。つづいて、電源装置は、コンバータから出力される直流電力を、高周波インバータによって高周波の交流電力に変換した後、トランスを介してオゾン発生装置に供給する。
【０００３】
オゾン発生装置を等価回路で表した場合、誘電体電極を表す静電容量と、当該誘電体電極と金属電極との間の放電ギャップを表す静電容量と、を直列接続した回路となる。放電ギャップでは、当該放電ギャップに印加される放電ギャップ電圧が放電維持電圧を超えた場合に、当該放電ギャップに流入される原料ガス内でバリア放電が発生する。そして、当該バリア放電により、原料ガス中に含まれる酸素からオゾンを発生させる。このため、バリア放電は、等価回路で表した場合、定電圧特性を持ち、放電中、放電維持電圧を保持するため、ツェナーダイオードで表される。このように、オゾン発生装置は、容量性負荷となっているため、力率を改善するためにコイルが直列または並列に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第４１０８１０８号公報
国際公開第２０２０／１７９４８４号
【非特許文献】
【０００５】
八木重典著、「バリア放電」、朝倉書店、２０１２年７月２０日、ｐ１４３－１４７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、オゾン発生装置用の電源装置の高調波インバータとして、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって、直流電力を交流電力に変換するインバータを用いた場合、容量性負荷のオゾン発生器と、誘導性負荷の電源装置のリアクトル（出力リアクトル）と、の共振周波数より低いインバータの基本周波数で運転しようとすると、各々の放電管に加わる電力がばらつくことで、オゾン生成効率が悪化する問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、共振周波数よりも低い基本周波数で運転したときのオゾン生成効率を改善することが可能なオゾン発生装置用の電源装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態のオゾン発生装置用の電源装置は、交流電圧が放電管に印加されることでオゾンを生成するオゾン発生器を備えるオゾン発生装置に設けられる電源装置であって、入力された直流電力を交流電力に変換して出力するインバータと、前記インバータから出力された交流電圧を昇圧する変圧器と、前記オゾン発生器に流れる突入電流を低減するリアクトルと、を備える。前記リアクトルの誘導成分（Ｌ成分）と、前記オゾン発生器の容量成分（Ｃ成分）と、によって決まる共振周波数が、前記インバータの最高周波数よりも高く設定されており、前記電源装置は、前記インバータの出力電圧と基本周波数の間の相関関係情報に基づいて、前記インバータの目標出力電圧に応じた基本周波数を用いて前記インバータを制御する制御部を、備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、第１の実施形態にかかるオゾン発生装置の構成の一例を示す図である。
図２は、第１の実施形態にかかるオゾン発生装置が有する電源装置の構成の一例を示す図である。
図３は、第１の実施形態にかかるオゾン発生装置用の電源装置が有するインバータの出力特性の一例を示す図である。
図４は、第１の実施形態にかかるオゾン発生装置が有する電源装置の回路図の一例を示す図である。
図５は、第１の実施形態にかかるオゾン発生装置が有する電源装置の回路図の一例を示す図である。
図６は、第１の実施形態にかかるオゾン発生装置の構成図である。
図７は、第１の実施形態にかかるオゾン発生装置の制御のフローチャートである。
図８は、第１の実施形態にかかるオゾン発生装置の構成図である。
図９は、第１の実施形態にかかるオゾン発生装置用の電源装置が有するインバータの出力特性の一例を示す図である。
図１０は、従来技術にかかるオゾン発生装置の制御のフローチャートである。
図１１は、第２の実施形態にかかるオゾン発生装置用の電源装置が出力する交流電力の一例を示す図である。
図１２は、第２の実施形態にかかるオゾン発生装置用の電源装置のうちインバータの出力特性の一例を示す図である。
図１３は、第２の実施形態にかかるオゾン発生装置用の電源装置が出力する交流電力の一例を示す図である。
図１４は、第２の実施形態にかかるオゾン発生装置用の電源装置のうちインバータの出力特性の一例を示す図である。
図１５は、第３の実施形態にかかるオゾン発生装置が有する電源装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付の図面を用いて、本実施形態にかかるオゾン発生装置用の電源装置について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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