JPH0431303A - オゾン発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ 〔産業上の利用分野〕 本発明は各種の産業で使用されるオゾン発生装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来より、し尿処理場における排水の脱色処理や化学工
業におけるオゾン酸化処理にオゾン発生装置が使用され
ている。また、浄水場や下水処理場などの殺菌、脱色等
の処理施設には大型のオゾン発生装置が装備される傾向
にある。これらの施設で使用されるオゾン発生装置は、
予備を含め複数台のオゾン発生器で構成されており、そ
の従来例を第３図に示す。

第３図に示すオゾン発生装置は、原料空気がブロア１０
，２０でそれぞれ圧縮され、このブロア１０．２０から
の圧縮空気がドライヤ１１．２１でそれぞれ冷却乾燥さ
れる。ドライヤ１１．２１は配管１２．２２によってそ
れぞれ対応するオゾン発生器１３．２３に接続されてい
て、ドライヤ１１．２１で冷却乾燥された圧縮空気が配
管１２゜２２および入口バルブ１４．２４を介してオゾ
ン発生器１３．２３へ送り込まれる。オゾン発生器１３
．２３を通気したそれぞれの原料空気はオゾンを含んだ
空気となって各オゾン発生器１３゜２３の出口バルブ１
５．２５より排出され、オゾン導出管１６によって一つ
に集合された後、オゾン反応装置（不図示）へ送られる
。

また、上記従来例では、ブロア、ドライヤ、配管等から
なる原料空気供給系をオゾン発生器の数に応じて２系統
構成した例を示したが、第４図に示すように、ブロア３
０とドライヤ３１を１台づつ装備し、ドライヤ３１から
の乾燥した原料空気を分岐配管３２で分岐して、複数台
のオゾン発生器１３．２３に並列に供給するようにした
構成のものもある。

オゾン発生器１Ｂ（２３）の構成を第５図に示す。容器
４０内に設けられた２つの隔壁４１゜４２によって左右
２つの空室４３．４４が形成され、一方の空室４３には
原料ガス人口４５が形成され、他方の空室４４にはオゾ
ン化空気出口４６か形成されている。また、側隔壁４１
．４２を貫通するようにして接地電極となる円筒金属管
（ステンレス管）４７が接続されて空室４８が形成され
ている。この空室４８は下部に冷却水人口４９、上部に
冷却水出口５０がそれぞれ設けられている。

また円筒金属管４７内に円筒形のガラスの放電管５１が
スペーサによって同心状に挿入されている。

この放電管５１は、その内面に導電被膜５２が形成され
ていて、この被膜５２の導電接触子５３の中心に導体５
４がつけられ、この導体５４が絶縁のためのブッシシン
グ５５を介して容器外の図示していない電源に接続され
ている。円筒金属管と放電管との間を通る空気から放電
によってオゾンか生成される。通常は、接地電極４７と
放電管５１との組み合わせか複数組構成されている。

このオゾン発生器の材料きしては、ステンレス鋼、ガラ
ス、セラミクス、ポリ塩化ビニル、フッソ樹脂などの耐
オゾン材料が使用される。また、乾燥条件下では、鉄１
アルミニウムといった材料も一部使用される。また、放
電管の導電被膜としてはカーボン塗料やアルミ溶射膜が
使用されている。

以上のように構成された第３図および第４図に示すオゾ
ン発生装置を運転する場合は、負荷側からのオゾン供給
要求に応じて複数のオゾン発生器１Ｂ（２Ｂ）か台数制
御されて、一部のオゾン発生器が運転され、その他は運
転が停止される。

運転スタート時は、入口バルブ１４．出口バルブ１５（
２５）をそれぞれ開け、ドライヤ１１（２１，３１）、
ブロア１０　（２０，３０）の順に起動して、オゾン発
生器内を２時間程度除湿した後、ブロア１０　（２０，
３０）、　　ドライヤ１１（２１，３１）の順に停止さ
せる。停止期間が長い場合は、安全のためにオゾン発生
器１３内の圧縮空気圧を大気圧程度まで下げる。この様
な除湿作業を各オゾン発生器に対しても行う。

一般に、オゾン発生器は、入口バルブ、出口バルブにプ
ローブバルブ、ボールバルブ、逆止弁等が用いられ、さ
らに接合部がパツキンシールや溶接によって一応の密閉
構造となっているものの、長時間にわたる停止期間中に
はオゾン発生器内の空気通路に湿気を含んだ空気か侵入
してしまう。

ところが、この湿気を含んだ空気がオゾン発生器内に入
ると、放電管内部の導電被膜部分が腐食し、放電管の破
壊を引き起す原因になる。

すなわち、オゾン発生器内において、原料空気でオゾン
を発生させると、放電により窒素分子から活性種が生成
されてＮ２０．ＮＯが生成され、順次高度の窒素酸化物
となる。このようにして生成されたＮ２０．は容器内に
付着し、外部より侵入した湿気を含んだ空気の水分と反
応して硝酸が生成される。この硝酸によ−って、アルミ
ニウム等からなる導電被膜か全面腐食される。

各種の硝酸濃度でのアルミニウムの腐食速度を第６図に
示す。同図に示すように、濃度６０％４０％、２０％の
順に腐食が増加する。濃硝酸に対しては不動態を作るア
ルミニウムも硝酸、希硝酸では激しく腐食して１．まう
ことかわかる。

また、運転中に急激な負荷変動かあった場合や、運転中
にその中の１台が故障して停止したときには、停止中の
オゾン発生器を速やかに起動させなければならないが、
停止中のオゾン発生器内の乾燥状態が悪い場合には、上
記した腐食の問題が発生し、またこの問題を防ぐために
事態が発生してから除湿を行っていたのでは緊急の事態
には対処できない。

〔発明か解決し７ようとする課題〕 従って、従来のオゾン発生装置は、オゾン発生器内に侵
入した大気の湿気で硝酸が生成し、これが導電皮膜の全
面腐食を引起こし、放電管の破壊につながるという問題
があり、また急激な負荷変動に十分対応することができ
なかった。

本発明Ｍは、以上のような実情に鑑みてなされたもので
、急激な負荷変動に迅速に対応でき、オゾン発生器内に
侵入する大気の湿気による導電皮膜の劣化を防止するこ
とかでき、もって放電管の破壊を確実に防止することか
可能な極めて信頼性の高いオゾン発生装置を提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成］ 〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、 第１の発明によるオゾン発生装置は、原料空気を集気し
、この集気された原料空気を冷却、乾燥させて供給する
原料空気供給部と、前記原料空気供給部から配管を許し
て供給される乾燥空気をそれぞれ受けオゾンを発生させ
る複数のオゾン発生器と、これらオゾン発生器からオゾ
ン導出管を介してそれぞれ導かれるオゾン化空気を反応
させる反応槽と、前記複数のオゾン発生器の入口側の配
管に各配管相互間を連結するように設けられ、運転中の
オゾン発生器に供給される乾燥空気の一部を停止中のオ
ゾン発生器に供給するバイパス配管と、前記バイパス配
管に設置ノられ、前記停止中のオゾン発生器内のガス圧
が大気圧よりも低くなると開動作し、また大気圧よりも
高くなると閉動作するバイパスバルブとを備えて構成し
、第２の発明によるオゾン発生装置は、第］の発明によ
るオゾン発生装置の構成にさらに、前記バイパス配管に
乾燥ガス供給配管を介して接続され、乾燥し、たガスか
封入されたボンベと、前記乾燥ガス供給配管に設けられ
、すべてのオゾン発生器が停止されると、これら各オゾ
ン発生器内のガス圧が大気圧よりも高くなるように開閉
制御されるバルブとを付加するものとした。

〔作用〕

第１の発明によれば、原料空気供給部から運転中のオゾ
ン発生器へ乾燥空気が配管を通って供給されると共に、
この配管から乾燥空気の一部がバイパス配管および開動
作中のバイパスバルブを通って停ｖＬ＝中のオゾン発生
器に供給される。これによって、停止中のオゾン発生器
内のガス圧か上昇し、大気圧よりも高くなるとバイパス
バルブが閉動作して乾燥空気の供給が止められ、大気圧
よりも低くなると再び乾燥空気の供給が開始される。

よって、停止中のオゾン発生器内は常に大気圧よりも高
い圧力に保たれて、停止中のオゾン発生器内への大気の
侵入か防止される。

また、第２の発明によれば、すべてのオゾン発生器が停
止された状態で、オゾン発生器内のガス圧が大気圧より
も低くなると、ボンベのバルブが開動作され、ボンベ内
の乾燥ガスが乾燥ガス供給配管を介して各オゾン発生器
へ供給され、大気圧よりも高くなるとバルブが閉動作す
る。これによって、各オゾン発生器内のガス圧が大気圧
よりも高く保たれ、すべてのオゾン発生器が停止されて
いる場合であっても、オゾン発生器内への大気の侵入が
防止され、オゾン発生器内が乾燥状態に維持される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例となるオゾン発生装置を示す図
である。本実施例は、第３図に示す装置と同様に、２台
のオゾン発生器に対して２系統の原料空気供給系を設け
た例であり、第３図に示す部分と同一機能となる部分に
は同一の符号を付している。

このオゾン発生装置は、各オゾン発生器１３゜２３の入
口側の配管１２．２２に各配管相互間を連結するバイパ
ス配管６０がバイパスバルブ６１゜６２を介してそれぞ
れ接続されている。このバイパス配管６０の一端はボン
ベ６４に接続されている。ボンベ６４内には乾燥した空
気ガスが一定圧力で封入されている。また、オゾン導出
管１６のオゾン発生器１３と出口バルブ１５との間およ
びオゾン発生器２３と出口バルブ２５との間の各々の位
置には、圧力制御器６５．６６がそれぞれ取付けられて
いる。各圧力制御器６５．６６はそれぞれ取付は側のオ
ゾン発生器１３．２３内のガス圧をそれぞれ検出し、こ
の検出結果に応じてバイパスバルブ６１，６２、バルブ
６３に指令信号を出力する機能を有している。

次に、この様に構成された実施例の動作について説明す
る。

複数のオゾン発生器１３．２３に運転指令が与えられる
と、入口バルブ１４．２４および出口バルブ１５．２５
が開けられ、ブロア１０，２０から供給されドライヤ１
１．２１で冷却、乾燥された乾燥空気が配管１２．２２
を通ってオゾン発生器１３．２３にそれぞれ供給される
。これによって、オゾン発生器１３．２３内に設けられ
た円筒金属管４７と放電管５１との間の放電空隙を通気
した乾燥空気中にオゾンが生成され、このオゾン化空気
が出口バルブ１５，２５、オゾン導出管１６を介してオ
ゾン反応曹（不図示）へ送られる。

負荷側の要求に応じて、例えば運転中のオゾン発生器２
３に停止指令が与えられると、オゾン発生器２３の放電
が停止され、その空気通路に残っているオゾン化空気が
パージされた後、入口バルブ２４および出口バルブ２５
が閉じられ、さらにブロア２０．ドライヤ２１が停止さ
れる。なお、内部の圧縮空気はガス抜きバルブ（不図示
）より外へ放出される。

以上の工程を経てオゾン発生器２３の運転が停止される
と、次に運転中のオゾン発生器１３の入口側の配管から
停止されたオゾン発生器２３に通じる経路にあるバイパ
スバルブ６１および６２が開けられる。その結果、運転
中のオゾン発生器１３へ供給される乾燥空気の一部がバ
イパス配管６０を通って停止中のオゾン発生器２３へ供
給される。オゾン発生器２３の出口バルブ２５は閉じら
れているため、オゾン発生器２３内のガス圧は上昇する
。圧力制御器６６はオゾン発生器２３内のガス圧を逐次
検出していて、ガス圧が大気圧より若干高く（例えば、
０．１Ｋｇｔ／ｅ■２Ｇ程度）なると、バイパスバルブ
６２に閉指令を出力する。これによって、オゾン発生器
２３への乾燥空気の供給が停止される。

この様にして、大気圧より若干高いガス圧にされたオゾ
ン発生器２３は、停止期間中に微少量の空気が漏れ出す
ため、一定期間経過すると、オゾン発生器２３内のガス
圧が大気圧により近い値（例えば０．０２Ｋｇｔ／ｃ＋
ａ　２Ｇ程度）なると、圧力制御器６６からバイパスバ
ルブ６２に開指令が出力される。これによって、再び乾
燥空気の一部がバイパス配管６０を通ってオゾン発生器
２３へ供給される。

以上のサイクルが繰り返されて、停止中のオゾン発生器
内のガス圧が大気圧よりも若干高い値に保持される。

また、もう一方のオゾン発生器１３が停止され、現在停
止中のオゾン発生器２３が運転されている場合にも上記
同様に制御されて、停止されているオゾン発生器１３の
ガス圧が大気圧よりも若干高い値に保持される。

また、すべてのオゾン発生器１３．２３が停止している
場合は、所定のオゾン発生器（以下、オゾン発生器１３
を例に説明する）内のガス圧が大気圧に近い値（例えば
０．０２Ｋｇｔ／ｃｍ　２Ｇ程度）まで低下したことが
対応する圧力制御器６５で検出されると、ボンベ６４の
バルブ６３およびパイパスバルブ６１に開指令が出力さ
れて、そのオゾン発生器１３にボンベ６４からの空気ガ
スが送り込まれて大気圧よりも若干高い値まで昇圧され
る。

このようにして、各オゾン発生器１３．２３内のガス圧
か大気圧よりも若干高い値に保持される。

この様な本実施例によれば、各オゾン発生器１３．２３
の入口側の配管１２．２２に各配管相互間を連結するバ
イパス配管６０を設けて、運転中のオゾン発生器へ供給
される乾燥空気の・一部を停止中のオゾン発生器に供給
して、停止中のオゾン発生器内のガス圧を大気圧よりも
若干高い値に保持するようにしたので、湿気を含んだ空
気がオゾン容器１３．２３内へ侵入するのを確実に防止
でき、湿気の侵入に伴って発生する導電被膜の腐食を防
止でき、よって放電管の破壊を防止できる。

その結果、長期間に渡って安定した運転を実現でき、装
置の信頼性を向上することもできる。

また、バイパス配管６０にボンベ６４からの空気ガスを
供給できるように構成し、オゾン発生器内のガス圧が大
気圧に近いある値よりも低くなったときに、そのオゾン
発生器内へボンベ６４からの空気ガスを供給するように
したので、すべてのオゾン発生器１３．２３が停止中で
あっても、各オゾン発生器１３．２３のガス圧を大気圧
よりも若干高い値に保持することができ、湿気を含んだ
空気かオゾン容器１．３．２３内へ侵入するのを確実に
防止できる。

また、以上のように停止中の各オゾン発生器１３．２３
は常に乾燥状態に保たれているので、負荷側の要求が急
に変化したり、運転中のオゾン発生器が故障した場合に
も迅速に対応できる。

なお、上記実施例では、２台のオゾン発生器１．３．２
３を備えた例を示したが、３台以上のオゾン発生器を用
いる場合にも本発明が適用できるのは勿論である。また
、圧力制御器６５．６６をオゾン発生器１３．２３の出
口側のオゾン導出管１６に付設されているが、オゾン発
生器１３゜２３内の空気通路の圧力を検出できる場所で
あれば特に限定されない。

また、上記実施例では、原料空気供給系をオゾン発生器
の数に応じて２系統備えた例を示したが、第２図に示す
ように、ブロア３０およびドライヤ３１はそれぞれ１台
のみ備え、ドライヤ３１からの乾燥した原料空気を分岐
配管３２で分岐して、各オゾン発生器１３．２３の入口
側の配管１２゜２２に供給するように構成することもで
きる。

この様に構成することにより、上記実施例と同様に停止
中のオゾン発生器内のガス圧を大気圧よりも高い値に保
持できて放電管の破壊を防止できるといった作用効果を
えることがで、さらにブロアおよびドライヤの数を減ら
すことができ、経済的であり、かつ装置の小型化を図る
ことができる。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、急激な負荷変動に
迅速に対応でき、オゾン発生器内に侵入する大気の湿気
による導電皮膜の劣化を防止することかでき、もって放
電管の破壊を確実に防止することが可能な極めて信頼性
の高いオゾン発生装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例となるオゾン発生装置の構成図
、第２図は同実施例の変形例の構成図、第３図および第
４図は従来例となるオゾン発生装置の構成図、第５図は
オゾン発生器の断面図、第６図は各種硝酸によるアルミ
ニウムの腐食速度を示す図である。 １０．２０．３０・・・ブロア、１１，２１゜３１・・
・ドライヤ、１２．２２・・・オゾン発生器入口側配管
、１３．２３・・・オゾン発生器、１４゜２４・・・入
口バルブ、１５．２５・・・出口バルブ、１６・・・オ
ゾン導出管、６０・・・バイパス配管、６１．６２・・
・バイパスバルブ、６３・・・バルブ、６４・・・ボン
ベ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 第 図 試験時間（Ｂ） Ａｊの腐食速度 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原料空気を集気し、この集気された原料空気を冷
   却、乾燥させて供給する原料空気供給部と、前記原料空
   気供給部から配管を介して供給される乾燥空気をそれぞ
   れ受けオゾンを発生させる複数のオゾン発生器と、 これらオゾン発生器からオゾン導出管を介してそれぞれ
   導かれるオゾン化空気を反応させる反応槽と、 前記複数のオゾン発生器の入口側の配管に各配管相互間
   を連結するように設けられ、運転中のオゾン発生器に供
   給される乾燥空気の一部を停止中のオゾン発生器に供給
   するバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられ、前
   記停止中のオゾン発生器内のガス圧が大気圧よりも低く
   なると開動作し、また大気圧よりも高くなると閉動作す
   るバイパスバルブと、 を具備して成ることを特徴とするオゾン発生装置。
2. （２）請求項１に記載のオゾン発生装置に、前記バイパ
   ス配管に乾燥ガス供給配管を介して接続され、乾燥した
   ガスが封入されたボンベと、前記乾燥ガス供給配管に設
   けられ、すべてのオゾン発生器が停止されると、これら
   各オゾン発生器内のガス圧が大気圧よりも高くなるよう
   に開閉制御されるバルブとを付加して成るオゾン発生装
   置。