JP3533539B2 - オゾン発生用電流形インバータの制御回路 - Google Patents

オゾン発生用電流形インバータの制御回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、オゾン発生管の端子
電圧ピーク値を一定に制御するオゾン発生用電流形イン
バータの制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】オゾンは強力な酸化作用を有し、脱色や
脱臭に大きな効果を発揮する。よって下水処理場などで
は、このオゾンを多量に発生させるためのオゾン発生装
置が必要となる。図3はオゾン発生管の構造の例を示し
た構造図である。オゾン発生管は、円筒状の第1電極1
1の内側にガラスなどの誘電体13を密着させ、その内
側に円筒状の第2電極12を誘電体13とは間隔を設け
て同心円状に配置する。第1電極11の内側の誘電体1
3と第2電極12との隙間には酸素分子を含んだ気体
(一般には空気)を流す。ここで第1電極11と第2電
極12との間に高周波数高電圧交流電源10を接続し
て、高周波高電圧交流を印加して充放電を繰り返させる
ことにより、酸素分子をオゾンに変換する。このとき第
2電極12の内部には冷却用の水を流す。
【0003】図4はオゾン発生管に高周波数の交流高電
圧を印加して矩形波交流電流を流す電流形インバータと
その制御回路の従来例を示した回路図である。図4の従
来例回路において、商用交流電源2からの交流を、コン
バータ3,直流リアクトル4,電流形インバータ5,及
び昇圧変圧器6により、高周波数高電圧の交流に変換し
ているが、これらが図3で既述の高周波数高電圧交流電
源10に対応する。このようにして得られた高周波数高
電圧の交流をオゾン発生管7へ印加するが、このオゾン
発生管7の構造は前述した図3に図示のとおりである。
【0004】オゾン発生管7で発生するオゾンの量は、
電流形インバータ5の出力電力に比例する。そこで電流
形インバータ5の出力側に設置した注入電流検出器21
とインバータ出力電圧検出器22とにより、オゾン発生
管7への注入電流Iとインバータ出力電圧Vを検出し、
インバータ出力電力演算器23はこれら検出値からイン
バータ出力電力Pを演算する。自動電力調整器25はこ
のインバータ出力電力演算値Pを、インバータ出力電力
設定器24で設定するインバータ出力電力指令値P*
一致させるよう制御し、その結果としてインバータ周波
数制御信号f*を電流形インバータ5へ出力する。更に
自動電力調整器25の出力信号を第1比例ゲイン26を
介して注入電流指令値I* として取り出し、自動電流調
整器27は前述した注入電流検出器21が出力する注入
電流検出値Iをこの注入電流指令値I* に一致させるよ
う制御し、その結果としてコンバータ位相制御信号φ*
をコンバータ3へ出力する。
【0005】即ち、図4の従来例回路では、電流形イン
バータ5の出力周波数を制御すると共に、この周波数に
比例した注入電流を得るべく、コンバータ位相制御信号
φ*によりコンバータ3の出力電圧を変化させて、イン
バータ出力電力Pをインバータ出力電力指令値P* に一
致させるよう制御している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、オゾン発生
管7の端子電圧ピーク値VP は、下記の数式1で表され
る。但しIは注入電流、fはインバータ出力周波数、C
はオゾン発生管誘電体部等価静電容量、VZ はオゾン発
生管7の放電維持電圧である。
【0007】
【数1】
【0008】数式1に記載のオゾン発生管誘電体部等価
静電容量Cは不変であり、注入電流Iとインバータ出力
周波数fとは比例関係を保って制御されているから、数
式1の右辺第1項は一定値である。しかし、右辺第2項
の放電維持電圧VZ は、温度,空気の圧力,空気の流量
などにより大きく変動するので、オゾン発生管端子電圧
ピーク値VP は放電維持電圧VZ の変動と共に変化す
る。それ故、オゾン発生管7に異常放電を発生する不具
合があった。
【0009】そこでこの発明の目的は、オゾン発生管の
端子電圧ピーク値を設定値に一致させるように制御し
て、放電維持電圧が変動しても異常放電を生じないよう
にすることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、この発明のオゾン発生用電流形インバータの制御
回路は、矩形波交流電流を供給する電流形インバータに
昇圧変圧器を介してオゾン発生管を接続し、前記電流形
インバータが出力する電力を所定値に制御する自動電力
調整器を備え、これの出力値で当該電流形インバータ出
力交流の周波数を制御し、且つ前記オゾン発生管へ注入
する電流を前記自動電力調整器の出力値の第1比例ゲイ
ン倍した値に制御する自動電流調整器を備え、これの出
力値で当該電流形インバータ出力交流の電圧を制御する
構成のオゾン発生用電流形インバータの制御回路におい
て、前記オゾン発生管の端子電圧ピーク値を設定値に一
致させる自動ピーク電圧調整器と乗算器とを備え、この
乗算器は前記自動ピーク電圧調整器の出力値と前記自動
電力調整器の出力値の第1比例ゲイン倍した値との積を
演算し、前記自動電流調整器はこの乗算演算結果を指令
値にして前記オゾン発生管へ注入する電流を制御するも
のとする。
【0011】又は、矩形波交流電流を供給する電流形イ
ンバータに昇圧変圧器を介してオゾン発生管を接続し、
前記電流形インバータが出力する電力を所定値に制御す
る自動電力調整器を備え、これの出力値で当該電流形イ
ンバータ出力交流の周波数を制御し、且つ前記オゾン発
生管へ注入する電流を前記自動電力調整器の出力値と注
入電流検出値との偏差に基づいて制御する自動電流調整
器を備え、これの出力値で当該電流形インバータ出力交
流の電圧を制御する構成のオゾン発生用電流形インバー
タの制御回路において、前記オゾン発生管の端子電圧ピ
ーク値を設定値に一致させる自動ピーク電圧調整器と除
算器と第2比例ゲインとを備え、前記除算器は前記自動
電力調整器の出力値の第2比例ゲイン倍した値と前記自
動ピーク電圧調整器の出力値との除算を演算し、この除
算演算結果で当該電流形インバータ出力交流の周波数を
制御するものとする。
【0012】
【作用】この発明は、オゾン発生管の端子電圧ピーク値
を設定値に制御する自動ピーク値電圧調整器を備え、自
動電力調整器の出力であるインバータ周波数制御信号に
比例した値と前記自動ピーク値電圧調整器の出力信号と
の積の演算結果を注入電流指令値とし、自動電流調整器
はオゾン発生管の注入電流をこの注入電流指令値に一致
させるように制御する。自動電流調整器の出力信号はコ
ンバータ位相制御信号であるから、数式1に記載の放電
維持電圧VZ が変動しても、注入電流検出値Iが変化し
て端子電圧ピーク値VP を設定値に維持する。
【0013】又は、前記自動ピーク値電圧調整器の出力
信号と前記自動電力調整器の出力信号に比例した値との
割り算演算の結果をインバータ周波数制御信号f* とす
ることにより、数式1に記載の放電維持電圧VZ が変動
しても、インバータ出力周波数fが変化して端子電圧ピ
ーク値VP を設定値に維持する。
【0014】
【実施例】図1は本発明の第1実施例を表した回路図で
あって、図4で既述の従来例回路のコンバータ3と電流
形インバータ5を制御する回路を表している。なお、図
1の第1実施例回路に記載の注入電流検出器21,イン
バータ出力電力演算器23,インバータ出力電力設定器
24,自動電力調整器25,第1比例ゲイン26,及び
自動電流調整器27の名称・用途・機能は、図4で既述
の従来例回路の場合と同じであるから、これらの説明は
省略する。
【0015】図1の第1実施例回路は、図4の従来例回
路に、オゾン発生管端子電圧ピーク値検出器31,オゾ
ン発生管端子電圧ピーク値設定器32,自動ピーク値電
圧調整器33,及び乗算器34を付加して構成してい
る。即ち、オゾン発生管7の端子電圧ピーク値VP をオ
ゾン発生管端子電圧ピーク値検出器31で検出し、自動
ピーク値電圧調整器33は、この端子電圧ピーク値検出
値VP をオゾン発生管端子電圧ピーク値設定器32で設
定する端子電圧ピーク値指令値VP * に一致させるよう
に制御する。この制御により得られる自動ピーク値電圧
調整器33の出力信号と、第1比例ゲイン26の出力信
号との積を乗算器34で演算し、この演算結果を注入電
流指令値I* として自動電流調整器27へ与える。自動
電流調整器27は、注入電流検出器21が検出する注入
電流検出値Iをこの注入電流指令値I* に一致させる制
御を行い、その結果としてコンバータ位相制御信号φ*
をコンバータ3へ出力する。
【0016】例えば、放電維持電圧VZ が増大した場合
は、端子電圧ピーク値VP も増大するが、この値が端子
電圧ピーク値指令値VP * を上回ると、自動ピーク値電
圧調整器33はその出力信号を小さくするので、これと
第1比例ゲイン26の出力信号との積を演算する乗算器
34の出力である注入電流指令値I* も小さくなる。自
動電流調整器27は注入電流検出値Iを注入電流指令値
* に一致するよう制御するから、注入電流指令値I*
の減少に従って注入電流検出値Iも減少する。即ち、放
電維持電圧VZ (数式1の右辺第2項)の増加に対応し
て数式1の右辺第1項が減少するので、端子電圧ピーク
値VP は常に一定値に維持するように制御される。放電
維持電圧VZ が減少した場合は、前述と逆の動作により
数式1の右辺第1項が増大し、やはり端子電圧ピーク値
P を一定値に維持するように制御される。
【0017】図2は本発明の第2実施例を表した回路図
であって、図4で既述の従来例回路のコンバータ3と電
流形インバータ5を制御する回路を表しているが、前述
した図1の第1実施例回路とは、第1比例ゲイン26の
代わりに第2比例ゲイン41を設置し、乗算器34の代
わりに除算器42を設置しているのが、第1実施例回路
とは異なる点であり、これ以外は全て同じであるから、
同じ部分の説明は省略する。
【0018】図2の第2実施例回路では、オゾン発生管
端子電圧ピーク値検出器31が検出するオゾン発生管7
の端子電圧ピーク値VP を端子電圧ピーク値指令値VP
* に一致させる制御動作をする自動ピーク値電圧調整器
33の出力信号と、第2比例ゲイン41を介して得られ
る自動電力調整器25の出力信号との割り算演算が除算
器42でなされ、この割り算演算結果をインバータ周波
数制御信号f* として電流形インバータ5へ与える。
【0019】例えば放電維持電圧VZ が増大したとする
と、端子電圧ピーク値VP も増大するが、この値が端子
電圧ピーク値指令値VP * を上回ると、自動ピーク値電
圧調整器33はその出力信号を小さくするので、除算器
42は第2比例ゲイン41の出力信号を、小さくなった
自動ピーク値電圧調整器33の出力信号で割り算するか
ら、除算器42の出力であるインバータ周波数制御信号
* は大きくなる。即ち、放電維持電圧VZ (数式1の
右辺第2項)の増加に対応してインバータ出力周波数f
が大きく(即ち数式1の右辺第1項が小さく)なり、端
子電圧ピーク値VP が一定値を維持するように制御され
る。放電維持電圧VZ が減少した場合は、前述と逆の動
作により数式1の右辺第1項が増大し、端子電圧ピーク
値VP を一定値に維持するように制御する。
【0020】
【発明の効果】この発明によれば、オゾン発生管の端子
電圧ピーク値を設定値に維持する自動ピーク値電圧調整
器を設け、この自動ピーク値電圧調整器が動作して電流
形インバータを制御し、当該インバータの出力周波数を
変化させて端子電圧ピーク値を前記設定値に維持する。
或いはコンバータ位相制御信号を変化させてオゾン発生
管注入電流Iを変化させて端子電圧ピーク値を前記設定
値に維持する。その結果放電維持電圧が変動しても、端
子電圧ピーク値は一定値を維持するので、オゾン発生管
が異常放電する不具合を回避できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を表した回路図
【図2】本発明の第2実施例を表した回路図
【図3】オゾン発生管の構造の例を示した構造図
【図4】オゾン発生管に高周波数の交流高電圧を印加し
て矩形波交流電流を流す電流形インバータとその制御回
路の従来例を示した回路図
【符号の説明】
2 商用交流電源 3 コンバータ 4 直流リアクトル 5 電流形インバータ 6 昇圧変圧器 7 オゾン発生管 10 高周波数高電圧交流電源 11 第1電極 12 第2電極 13 誘電体 21 注入電流検出器 22 インバータ出力電圧検出器 23 インバータ出力電力演算器 24 インバータ出力電力設定器 25 自動電力調整器 26 第1比例ゲイン 27 自動電流調整器 31 オゾン発生管端子電圧ピーク値検出器 32 オゾン発生管端子電圧ピーク値設定器 33 自動ピーク値電圧調整器 34 乗算器 41 第2比例ゲイン 42 除算器 f* インバータ周波数制御信号 I 注入電流検出値 I* 注入電流指令値 P インバータ出力電力演算値 P* インバータ出力電力指令値 VP 端子電圧ピーク値検出値 VP * 端子電圧ピーク値指令値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 13/11 H02M 7/48

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】矩形波交流電流を供給する電流形インバー
    タに昇圧変圧器を介してオゾン発生管を接続し、前記電
    流形インバータが出力する電力を所定値に制御する自動
    電力調整器を備え、これの出力値で当該電流形インバー
    タ出力交流の周波数を制御し、且つ前記オゾン発生管へ
    注入する電流を前記自動電力調整器の出力値の第1比例
    ゲイン倍した値に制御する自動電流調整器を備え、これ
    の出力値で当該電流形インバータ出力交流の電圧を制御
    する構成のオゾン発生用電流形インバータの制御回路に
    おいて、 前記オゾン発生管の端子電圧ピーク値を設定値に一致さ
    せる自動ピーク電圧調整器と乗算器とを備え、この乗算
    器は前記自動ピーク電圧調整器の出力値と前記自動電力
    調整器の出力値の第1比例ゲイン倍した値との積を演算
    し、前記自動電流調整器はこの乗算演算結果を指令値に
    して前記オゾン発生管へ注入する電流を制御することを
    特徴とするオゾン発生用電流形インバータの制御回路。
  2. 【請求項2】矩形波交流電流を供給する電流形インバー
    タに昇圧変圧器を介してオゾン発生管を接続し、前記電
    流形インバータ出力する電力を所定値に制御する自動
    電力調整器を備え、これの出力値で当該電流形インバー
    タ出力交流の周波数を制御し、且つ前記オゾン発生管へ
    注入する電流を前記自動電力調整器の出力値と注入電流
    検出値との偏差に基づいて制御する自動電流調整器を備
    え、これの出力値で当該電流形インバータ出力交流の電
    圧を制御する構成のオゾン発生用電流形インバータの制
    御回路において、 前記オゾン発生管の端子電圧ピーク値を設定値に一致さ
    せる自動ピーク電圧調整器と除算器と第2比例ゲインと
    を備え、前記除算器は前記自動電力調整器の出力値の第
    2比例ゲイン倍した値と前記自動ピーク電圧調整器の出
    力値との除算を演算し、この除算演算結果で当該電流形
    インバータ出力交流の周波数を制御することを特徴とす
    るオゾン発生用電流形インバータの制御回路。
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