JPH07277708A - オゾン発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一方の面に高電圧電極が設けられたガラス誘
電体管と、該誘電体管の他方の面に放電ギャップを介し
て並設された接地電極管とが収納されたオゾン発生容器
３を備え、前記高電圧電極に高周波電圧を印加し、前記
放電ギャップ内に導かれる原料ガス中にオゾンを発生さ
せるオゾン発生装置において、高濃度のオゾンを発生す
る際においても、酸素の無駄を省いて低コスト化が実現
できるとともに、オゾン濃度指令値に応じた効率の良い
運転ができるようにする。 【構成】 コンプレッサー１の圧縮空気中の窒素を窒素
富化装置１２によって濃縮して除去し、該除去された後
の残りのガス（酸素を多く含むガス）と前記圧縮空気を
混合してオゾン発生容器３へ導き、コントロールボック
ス６によって、酸素濃度計４およびオゾン濃度計５の各
検出値に基づいて、オゾン発生容器３内へ導かれる原料
ガスの酸素濃度、ガス流量および投入電力量を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水処理等に使用される
オゾンを工業的規模で生成する為のオゾン発生装置の効
率向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】非常に強力なオゾンの酸化力は従来より
浄水処理をはじめ多くの分野で利用されている。また、
近年では下水処理に利用されるなど、より大容量のオゾ
ン発生装置が要求されつつある。そのため、装置の小型
化等の必要性から原料に空気ではなく酸素を用いる事が
望まれている。また、産業排水の処理、食品等の製造工
程における殺菌などにオゾンを使用する際には高濃度の
オゾンを必要とすることもあり、この点においても酸素
を原料とする必要性が生じている。

【０００３】酸素を原料とするオゾン発生装置では、酸
素富化装置等を設け、９０％以上の酸素をオゾン発生容
器に供給する。空気中より酸素を濃縮するために多大な
エネルギーを消費するため、オゾン生成の原料とするた
めにはこれをリサイクルなどして効率よく使用すること
が必要である。この方法は様々に検討され、実用化され
ているものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】産業用等で、高濃度の
オゾンが必要になる場合には、原料として酸素を使用し
たり、効率を無視して電力密度を大きくする等の方法が
考えられる。酸素を原料とすれば、その酸素を作る手間
を惜しまなければ容易に高濃度のオゾンを得ることがで
き、有用である。ところがオゾン化されたガスは、当然
酸素リッチであり、場合によってはこれを嫌うこともあ
る。

【０００５】空気を原料として、電力密度を極端に高く
する場合には、効率が低下することはもちろん、オゾン
発生容器内のガラス管の温度上昇が大きくなり、冷却方
法の再検討が必要となる。

【０００６】酸素濃度とオゾンの発生効率の関係は直線
的であり、酸素濃度が高くなればなるほど効率は良くな
る。一方、酸素濃度を高くするほど必要となる圧縮空気
量は多くなり、従ってコンプレッサーのロスが増え、シ
ステムの効率が悪化する。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、高濃度のオゾンを発生する際においても、
酸素の無駄を省いて低コスト化が実現できるとともに、
オゾン濃度指令値に応じた効率の良い運転ができるオゾ
ン発生装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、一方の面に高
電圧電極が設けられた誘電体と、該誘電体の他方の面に
空隙部を介して並設された接地電極とが収納されたオゾ
ン発生容器を備え、前記高電圧電極と接地電極間に電圧
を印加して前記空隙部内に流通させた原料ガス中にオゾ
ンを発生させるオゾン発生装置において、（１）圧縮空
気中の酸素を富化して高濃度酸素を得る酸素富化装置
と、前記酸素富化装置で得られた高濃度酸素と前記圧縮
空気を混合して前記オゾン発生容器へ導く手段と、前記
オゾン発生容器へ導かれる原料ガスの酸素濃度を検出す
る酸素濃度計と、前記オゾン発生容器で発生したオゾン
の濃度を検出するオゾン濃度計と、前記酸素濃度計およ
びオゾン濃度計の各検出値に基づいて、前記オゾン発生
容器内へ導かれる原料ガスの酸素濃度、ガス流量および
投入電力量を制御する制御手段とを備えたことを特徴と
し、（２）圧縮空気中の窒素を濃縮して除去する窒素富
化装置と、前記窒素富化装置で除去された後の残りのガ
スと前記圧縮空気を混合して前記オゾン発生容器へ導く
手段と、前記オゾン発生容器へ導かれる原料ガスの酸素
濃度を検出する酸素濃度計と、前記オゾン発生容器で発
生したオゾンの濃度を検出するオゾン濃度計と、前記酸
素濃度計およびオゾン濃度計の各検出値に基づいて、前
記オゾン発生容器内へ導かれる原料ガスの酸素濃度、ガ
ス流量および投入電力量を制御する制御手段とを備えた
ことを特徴としている。

【０００９】

【作用】

（１）請求項１に記載の発明において、制御手段は各濃
度計の検出値に基づいて制御を行うので、オゾン濃度が
指令値として与えられたとき、最適な酸素濃度、ガス流
量、投入電力量に制御される。

【００１０】圧縮空気の一部を酸素富化装置によって富
化するので、圧縮空気量を増やすことなく所望の高濃度
の酸素が得られる。このためコンプレッサーのロスは低
減する。

【００１１】（２）請求項２に記載の発明において、窒
素富化装置は濃縮された窒素を放出し除去するので、残
りのガス中には酸素が多く含まれる。制御手段は各濃度
計の検出値に基づいて制御を行うので、オゾン濃度が指
令値として与えられたとき、最適な酸素濃度、ガス流
量、投入電力量に制御される。

【００１２】この装置は酸素リッチなガスでは問題があ
り、空気原料よりも少しオゾン濃度を高くしたい場合に
最適な装置となる。これによって酸素の無駄を省き、低
コストで、且つ運転効率の良いオゾン発生装置が構成さ
れる。

【００１３】圧縮空気の一部を窒素富化装置によって富
化するので、圧縮空気量を増やすことなく所望の高濃度
の酸素が得られる。このためコンプレッサーのロスは低
減する。

【００１４】また高価な酸素富化装置を用いないので、
システムのイニシャルコストを大幅に低減することがで
きる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
を説明する。図１において、１は空気を圧縮するコンプ
レッサー、２はコンプレッサー１の圧縮空気の一部を富
化して高濃度の酸素、例えば９０％酸素を得る酸素富化
装置である。前記コンプレッサー１の圧縮空気と酸素富
化装置２で得られた高濃度酸素は混合されてオゾン発生
容器３に導かれる。

【００１６】前記オゾン発生容器３には、例えば一方の
面に高電圧電極が設けられたガラス誘電体管と、該誘電
体管の他方の面に放電ギャップを介して並設された接地
電極管とが収納され（図示省略）、前記高電圧電極に高
周波電圧を印加し、前記放電ギャップ内に導かれる原料
ガス中にオゾンを発生させるようになっている。

【００１７】４は前記オゾン発生容器３へ導かれる原料
ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度計であり、５は前記
オゾン発生容器３で発生したオゾンの濃度を検出するオ
ゾン濃度計である。６は前記酸素濃度計４およびオゾン
濃度計５の各検出値に基づいて、前記オゾン発生容器３
内へ導かれる原料ガスの酸素濃度、ガス流量および投入
電力量を制御するコントロールボックスである。

【００１８】７，８は、コンプレッサー１、酸素富化装
置２とオゾン発生容器３を結ぶ各流路に各々挿入され、
コントロールボックス６の指令によりその開度が制御さ
れる弁である。

【００１９】上記のように構成されたオゾン発生装置に
おいて、酸素富化装置２で得られた高濃度の酸素はコン
プレッサー１の圧縮空気と混合されてオゾン発生容器３
に導かれる。コントロールボックス６は、オゾン濃度が
指令値として与えられたとき、酸素濃度計４およびオゾ
ン濃度計５の検出値に基づいて、最適な酸素濃度、ガス
流量、投入電力量を求め、これらを制御する。このコン
トロールボックス６の制御により、オゾン発生容器３に
は所望の酸素濃度の原料ガスが導かれる。

【００２０】上記のように、オゾン濃度を指令値として
制御するので、高濃度のオゾンを発生する際においても
効率の良い運転が行える。また酸素の無駄を省き低コス
トのオゾン発生装置を構成することができる。特に図１
の装置は、高濃度のオゾンを必要とし酸素リッチなガス
で問題が無い場合に最適な装置となる。

【００２１】次に空気原料よりも少しだけオゾン濃度を
高くしたい場合、すなわち酸素リッチでは困る場合に適
した実施例を図２とともに説明する。図２において図１
と同一部分は同一符号をもって示している。

【００２２】図２において図１と異なる点は酸素富化装
置２の替わりに窒素富化装置１２を用いたことにあり、
その他の部分は図１と同一に構成されている。この窒素
富化装置１２は、例えば膜分離方式の窒素発生装置で構
成され、コンプレッサー１で圧縮された空気中の窒素を
濃縮して（９０％窒素ガス）放出し、残りの酸素を多く
含んだガス、例えば４０％酸素を得る。

【００２３】上記のように構成した場合も図１の場合と
同様にオゾン発生容器３に導かれる原料ガス中の酸素濃
度を調整することができる。すなわち、窒素富化装置１
２で得られた酸素を多く含むガスはコンプレッサー１の
圧縮空気と混合されてオゾン発生容器３に導かれる。コ
ントロールボックス６は、オゾン濃度が指令値として与
えられたとき、酸素濃度計４およびオゾン濃度計５の検
出値に基づいて、最適な酸素濃度、ガス流量、投入電力
量を求め、これらを制御する。このコントロールボック
ス６の制御により、オゾン発生容器３には所望の酸素濃
度の原料ガスが導かれる。

【００２４】上記のように、オゾン濃度を指令値として
制御するので、高濃度のオゾンを発生する際においても
効率の良い運転が行える。また酸素の無駄を省き低コス
トのオゾン発生装置を構成することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように請求項１、２に記載の発明
によれば、 （１）高濃度の酸素を必要とする場合に、酸素の無駄を
省き低コストのオゾン発生装置を構成することができ
る。

【００２６】（２）オゾン濃度を指令値として制御する
ので、高濃度のオゾンを発生する際においても効率の良
い運転が行える。

【００２７】（３）窒素富化装置によって原料中の窒素
を除去しているので、窒素酸化物の発生を抑制すること
ができる。また酸素富化装置を用いた場合でも、酸素を
富化するということは原料中の窒素を除去することと同
義であり、窒素酸化物の発生を抑制することができる。

【００２８】また請求項２に記載の発明によれば、 （４）特に高度のオゾンを必要としない場合に最適であ
り、この場合には高価な酸素富化装置を使用しないの
で、システムのイニシャルコストを大幅に低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明の一実施例を示す構成
図。

【図２】請求項２に記載の発明の一実施例を示す構成
図。

【符号の説明】

１…コンプレッサー ２…酸素富化装置 ３…オゾン発生容器 ４…酸素濃度計 ５…オゾン濃度計 ６…コントロールボックス ７，８…弁 １２…窒素富化装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の面に高電圧電極が設けられた誘電
   体と、該誘電体の他方の面に空隙部を介して並設された
   接地電極とが収納されたオゾン発生容器を備え、前記高
   電圧電極と接地電極間に電圧を印加して前記空隙部内に
   流通させた原料ガス中にオゾンを発生させるオゾン発生
   装置において、 圧縮空気中の酸素を富化して高濃度酸素を得る酸素富化
   装置と、前記酸素富化装置で得られた高濃度酸素と前記
   圧縮空気を混合して前記オゾン発生容器へ導く手段と、
   前記オゾン発生容器へ導かれる原料ガスの酸素濃度を検
   出する酸素濃度計と、前記オゾン発生容器で発生したオ
   ゾンの濃度を検出するオゾン濃度計と、前記酸素濃度計
   およびオゾン濃度計の各検出値に基づいて、前記オゾン
   発生容器内へ導かれる原料ガスの酸素濃度、ガス流量お
   よび投入電力量を制御する制御手段とを備えたことを特
   徴とするオゾン発生装置。
2. 【請求項２】 一方の面に高電圧電極が設けられた誘電
   体と、該誘電体の他方の面に空隙部を介して並設された
   接地電極とが収納されたオゾン発生容器を備え、前記高
   電圧電極と接地電極間に電圧を印加して前記空隙部内に
   流通させた原料ガス中にオゾンを発生させるオゾン発生
   装置において、 圧縮空気中の窒素を濃縮して除去する窒素富化装置と、
   前記窒素富化装置で除去された後の残りのガスと前記圧
   縮空気を混合して前記オゾン発生容器へ導く手段と、前
   記オゾン発生容器へ導かれる原料ガスの酸素濃度を検出
   する酸素濃度計と、前記オゾン発生容器で発生したオゾ
   ンの濃度を検出するオゾン濃度計と、前記酸素濃度計お
   よびオゾン濃度計の各検出値に基づいて、前記オゾン発
   生容器内へ導かれる原料ガスの酸素濃度、ガス流量およ
   び投入電力量を制御する制御手段とを備えたことを特徴
   とするオゾン発生装置。