JPS5995992A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はオゾン発生機と複数台のオゾン用空気圧縮機の
運転上Ｉ］御を伴うオゾン発生装置に関するに対して、
オゾンのもっ戚ｆヒ作用、殺−菌作用、脱色脱臭作用を
利用する傾向にあシ、またこれらの処理プラントは近年
大規模化の傾向にあってオゾン発生機に要求される発生
オゾン量も増大してきている。一方、処理流体の流量範
囲は年間を通じ変化するので最小流量は最大流量の２０
％程度にまで減少することがある。

１台のオゾン発生機の発生オゾン量を増大させることに
は工作上、経済性、取扱上から限界があシ、多量の要求
オゾン量に対しては複数台のオゾン発生機を設置するこ
とが現実的である。又オゾン発生機に空気を供給する空
気圧縮機も１台で全べての調節範囲をまかなうことは効
率がよくないので複数台の送風機を設置するのが現実的
である。

従来のオゾン発生装置は空気源として例えば空気圧縮機
の能力が必要全風量の５０％のものを２台、２５％のも
のを２台設置し、これらを組合せ２５％、５０％、７５
％、１００％の風量を段階的に送気する方法がとられて
いる。一方、オゾン発生機は被処理流体の流量を計測し
、予め決定した比率設定器からの出力信号にもとづいて
所要のオゾン量信号を出力する比率調節計からの信号を
オゾン発生機運転台数選択装置に送シ、こ＼で必要オゾ
ン量を単機当シのオゾン発生最小量で除してオゾン発生
機運転台数を決定し、予め設定した順序で必要な台数だ
けオゾン発生機を運転し、一方、各オゾン発生機出口の
オゾンガス流量の合計を、各オゾン発生機出口のオゾン
ガスが集合した後のガス中のオゾン製置を乗算して得た
総オゾン発生量と必要オゾン発生量とを比較演算して、
丈の差が零になるような制御信号を夫々のオゾン発生機
の制御器に与えてオゾン発生量を制御することが通常行
われている。

第１図によシ従来の方法を説明する。第１図は被処理物
の流量を計測する流量計６と、流量計６の出力信号６ａ
及び予め設定した比率設定器７からの出力信号７ａに基
づいて所要のオゾン発生量ｆを出力する比率調節計８と
、互いに並列に接続された５０％風量の空気圧縮機４ｃ
、４ｄ、２５チ風量の空気圧縮機４ａ、４ｂ、比率設定
器７からの出力信号７ａに基づいて空気圧縮機を選択し
て運転指令を出力する空気圧縮機選択装置１５と、互い
に並列に接続された複数台のオゾン発生器１１ａ、　ｉ
ｉｂ、・・・ｌｌｎとそれぞれ直列に接続されて発生し
たオゾンの流量を計測するオゾンガス流量計２　ａ、　
２　ｂ、　−２ｎと、オゾンガス流量計２ａ、２ｂ・・
・２ｎ及びオゾン発生機１１ａ、　ｌｌｂ　、・・・ｌ
ｌｎに直列に接続された発生したオゾンの濃度を計測す
るオゾン濃厩計１と、オゾン濃度計１の出力信号Ｃ′及
びオゾンガス流量計２ａ、　２ｂ、・・・２ｎの出力信
号を集計する加算器１６の出力信号ｙを乗算演算する乗
算演算器３と、乗算演算器３の出方信号Ｙｏ’及び比率
調節計８の出力信号ｆに依ってオゾン発生量を調節する
オゾン発生量調節計１８と、オゾン発生量調節計１８の
出力信号１８ａによってオゾン発生機１１ａ、　ｌｌｂ
・・・ｌｌｎを制御するオゾン発生機制御器１４ａ　、
　１４ｂ・・・１４ｎとからなシ、比率調節計８の出力
信号ｆを単機当りのオゾン発生量で除してオゾン発生機
の運転台数を決定しオゾン発生機制御器１４ａ　、　１
４ｂ・・・１４ｎに出力信号を送る運転台数選択装置１
７を具備してなるオゾン発生装置を示している。

第１図に於て各流量計２ａ、２ｂ・・・２ｎを集計する
加算器１６の出力信号Ｆａとオゾン濃度計１の出力信号
Ｃ′とによるＦ′×σの演算を乗算演算器３で行い、一
方、処理水用の流量計６と比率設定器７によシル率調節
計８の出力信号ｆを運転台数選択装置１７に与えると同
時にオゾン発生量調節計１３にも与える。オゾン発生機
１１ａ、　ｌｌｂ・・・ｌｌｎのオゾン発生機制御器１
４ａ、　１４ｂ・・・１４ｎは運転台数選択装置１７の
信号１７ａを受けて必要なオゾン発生機の運転とオゾン
発生量調節計１３の出力信号ｒ８ａを受けてオゾン発生
機の制御を行う。

すべて調節可能なオゾン発生機１１の出口に設けられた
流量計２ａ、２ｂ・・・２ｎの出力信号を加算器１６で
集計しその出力信号Ｆ′をオゾン濃度計１の出力信号と
共に乗算演算器３に与えてＣ’ＸＦ’の演算を行い、そ
の結果の信号Ｙｏ’をオゾン発生量調節計１３に与える
。オゾン発生量調節計１３はオゾン処理水槽への流入水
蓋９を測定する流量計６の信号を受けた比率調節計８の
出力信号ｆを設定値として信号Ｙｏ’をフィードバック
値として比較演算し、その差が零になるような増減信号
をオゾン発生機の制御器１４ａ　、　１４ｂ・・・１４
ｎに等しく与え、制御器はこの信号にょジオシン発生器
へ印加する電圧又は周波数又は電圧と周波数の増減を行
う。

一方、比率調節計８の出力信号ｆを受けた運転台数選択
装置１７は予め設定されたオゾン発生機の１台当シの最
小負荷量で出力信号ｆ、即ち必要オゾン量を除してオゾ
ン発生機の運転台数を計算し、予め設定された順序によ
ジオシン発生機制御器１４へ運転又は停止の指令を出す
。オゾン発生機制御器１４は指令を受けて対応するオゾ
ン発生機の運転、又は停止の制御を行うと共に、運転時
はオゾン発生量調節計１３の出力信号を受けて、対応す
るオゾン発生機に印加する電圧又は周波数又は電圧と周
波数の制御を行う。

運転台数選択装置１７における演算結果が設置されたオ
ゾン発生機台ｐ　ｎよりも多いときは当然運転台数はｎ
台でオゾン発生器−は夫々のオゾン発生機の負荷を調節
計１３によシ自動的に増加することでまかなわれる。又
、運転台数選択装置１７に２ける演算結果が１台以下の
ときは運転台数は１台を保つような補正を加える。

一方、空気圧縮機選択装置１５は所要のオゾン発生量出
力信号ｆを比率調節計８から受け、予め設定された標準
オゾン濃度Ｃ６でｆ／Ｃｏの演算を行って得られる標準
空気ＭＱ。を予め設定された最大空気量即ち１００％空
気量で除して標準空気型Ｑｏの比率を演算しその比率が
２５％未満のときは２５チ空気圧縮機４ａ、４ｂを、比
率が２５チ以上５０％未満のときは５０チ空気圧縮機４
ｃ、４ｄを、比率が５０％以上７５チ未満のときは６０
チ空気圧縮機４ｃ、　４ｄのいずれか一方と２５％空気
圧縮機４ｇ、　４ｂのいずれか一方を、比率が７５％以
上のときは５０チ空気圧縮機２台をそれぞれ運転する信
号を発する。この運転信号にょシ空気圧縮機は最大空気
量の２５％、５０チ、７．５％、　１００チの空気量を
段階的に発生し、空気乾燥装に１２を経てオゾン発生機
に供給することが出来る。

このようにして従来の複数台のオゾン発生機と複数台の
空気圧縮機を組み合わせたオゾン発生装置システムによ
ると必要オゾン量は正しく制御されて被処理物の流量に
対し所定の比率でオゾンを注入することが容易に出来る
のであるが、注入されるオゾンガス中のオゾン濃度は空
気圧縮機の吐出量の制御が連続でないために一定になら
ず大きく変化する。即ち、オゾンガス量ｆ′とオゾン濃
度Ｃ′の積、即ちオゾン量は正しく一定に制御されるの
に対しオゾンガス量ｔ／が段階的に変化するのでオゾン
濃度σが鋸状に変化するのである。第２図はこの様子を
示したものである。例えば水の殺菌にオゾンを用いる場
合には被処理水中のオゾン濃度が０．４　ｍｇ／１３以
上でないと有効で無いのでガス製置の気液平衡の原理か
ら注入するオゾンガス中のオゾン濃度は所定値以上でな
ければならない。又、オゾンガス中のオゾン濃度が高い
程オゾンの水中への吸収効率が高くなるのに反してオゾ
ン発生機と空気源とを合計した電力効率はオゾン濃度と
深く関係し一般に第３図に示すように１６〜２０　ｇ／
Ｎｍ”のオゾン濃度で最大効率を得るのである。第３図
に於て２１は合計電力、２２は放電々力、２３は空気源
動力を示す。

従って従来の複数台のオゾン発生機と複数台の空気圧縮
機を組み合わせたシステムにおいてオゾン濃度を一定に
保ってシステム全体の効率を同上するようなシステムが
望まれていた。

〔発明の目的〕

本発明は上述したような従来技術の錫数台の空気圧縮機
を備えたオゾン発生装置の欠点を改良することを目的と
してオゾン＠度が一定に制御されるようなオゾン発生装
置を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は被処理物の流量を計測する流量計と、この流量
計の出力信号及び予め設定した比率設定器からの出力信
号に基づいて所要のオゾン発生量を出力する比率調節計
と、この比率調節計の出カイば号によって所要の運転台
数を選択する運転台数選択装置と、オゾン発生機と、こ
のオゾン発生機カラ発生したオゾンの流量を計測するオ
ゾンガス流量計と、このオゾンガス流量計及びオゾン発
生機に直列に接続されて発生したオゾンの濃度を計測す
るオゾン濃度計と、オゾンガス流量計の出力信号を加算
演算する加算器と、この加算器の出力信号及びオゾン濃
度計の出力信号を乗算演算する乗算演算器と、この乗算
演算器の出力信号及び比率調節計の出力信号によってオ
ゾン発生量を調節するオゾン発生量調節計と、このオゾ
ン発生量調節計の出力信号及び運転台数選択装置の出力
１ｇ号によってオゾン発生機を制御するオゾン発生機制
御器と、オゾン発生機に乾燥した空気を送り込む空気乾
燥装置と、この空気乾燥′装置に空気を供給する互に並
列に接続された複数台の空気圧縮機とからなるオゾン発
生装置に於て、比率調節計の出力信号を予め設定された
標準オゾン濃度で除算演算する除算演算器と、この除算
演算器の出力でちる標準空気量信号を予め設定された最
大空気量によシ除算して空気圧縮機の選択を行う空気圧
縮機選択装置と、加算器で合計された出力信号及び除算
演算器から出力される標準空気量信号の偏差が零になる
ように回転数制御信号を出力する風量調節計と、この風
量調節計からあ回転数制御信号及び空気圧縮機選択装置
からの選択信号によって空気圧縮機用の電動機の回転数
を制御する回転数制御装置とを備えたオゾン発生装置で
ある。即ち比率調節計の出力信号を予め設定した係数で
除算演算する除算演算器と、この除算演算器の出力信号
によって空気圧縮機の選択をする空気圧縮機選択装置と
、必要最大風量の２５％容量の空気圧縮機２台と必要最
大風量の５０チ容量の空気圧縮機２台などを備えたオゾ
ン発生装置において空気圧縮機の回転数を制御する回転
数制御装置どオゾンガス流量計の出力信号をフィードバ
ック値とし、除算演算器の出力信号を設定値として空気
圧縮機の回転数制御装置に出力信号を送る風量調節計を
具備してなるオゾン発生装置である。

〔発明の実施例〕

次に本発明の詳細な説明する。第４図は被処理物の流量
を計測する流量計６と、流量計６の出力信号６ａ及び予
め設定した比率設定器７からの出力信号７ａに基づいて
所要のオゾン発生ｉｆを出力する比率調節計８と、比率
調節計８の出力信号によって所要の運転台数を選択する
運転台数選択装置１７と、オゾン発生機１１ａ　、　ｌ
ｌｂ・・・ｆｉｎと、オゾン発生機１１ａ、　ｌｌｂ・
・・ｌｌｎから発生したオゾンの流量を計測するオゾン
ガス流量計２ａ、２ｂ・・・２ｎと、オゾンガス流量計
２ａ、２ｂ・・・２ｎ及びオゾン発生機１’ｌａ、ｌｌ
ｂ・・・ｌｌｎに直列に接続されて発生したオゾンの濃
度を計測するオゾン濃度計１と、オゾンガス流量計２ａ
、２ｂ・・・２ｎの出力信号を加算演算するトータライ
ザ１６と、トータライザ１６の出力信号及びオゾン濃度
計１の出力信号Ｃ′を乗算演算する乗算演算器３と、乗
算演算器８の出力信号Ｙ　ｃ’及び比率調節計８の出力
信号ｆによってオゾン発生量を調節するオゾン発生量調
節計１３と、オゾン発生量調節計１８の出力信号１８ａ
及び運転台数選択装置１７の出力信号１７ａによ？−て
オゾン発生機１１ａ、　ｌｌｂ・・・ｌｌｎを制御する
オゾン発生機制御器１４ａ、　１４ｂ　・＋＋　１４ｎ
と、オゾン発生機１１ａ、　ｌｌｂ　−１ｉｎに乾燥し
た空気を送シ込む空気乾燥装置１２と、空気乾燥装置１
２に空気を供給する互に並列に接続された複数台の空気
圧縮機４ａ、４ｂ・・・４ｄとからなるオゾン発生装置
に於て、比率調節計８の出力信号を予め設定された標準
オゾン濃度で除算演算する除算演算器２０と、除算演算
器２０の出力である標準空気量信号２０ａを予め設定さ
れた最大空気量によシ除算して空気圧縮機の選択を行う
空気圧縮機選択装置１５と、トータライザ１６で合計さ
れた出力信号及び除算演算器３をら員刀される標準空気
量信号の偏差が零になるように回転数制御信号２１ａを
出力する風量調節計２１と、風量調節計２１からの回転
数制御信号２１ａ及び空気圧縮機選択装置１５からの選
択信号１５ａによって空気圧縮機用の電動機１８ａ、　
１８ｂ・・・１８ｄの回転数を制御する回転数制御装置
１９ａ、　１９ｂ・・・１９ｄとを備えたオゾン発生装
置を示している。

第４図において空気圧縮機は全風量に対し２５チ容量の
空気圧縮機２台（４ａ、４ｂ）及び５０チ容量の空気圧
縮機２台（４ｃ、４ｄ）と、夫々の空気圧縮機を駆動す
る交流電動機１８ａ、　１８ｂ、　１８ｃ。

１８ｄとこれら交流電動機の回転数を変化し制御せしめ
る回転数制御装置１９ａ、　１９ｂ、　１９ｃ、　１９
ｄとオゾン発生量出力信号ｆを比率調節計８から受は予
め設定された標準オゾン濃度Ｃ６でＶＣｏの演算を行う
除算演算器２０と、除算演算器２０の出力即ち標準空気
量Ｑ。を予め設置された最大空気量、即ち１００％空気
量で除して標準空気量で除して標準空気量Ｑ。の比率を
演算してその結果にもとづいて□ 運転する空気圧縮機を選択して運転指令を一力する空気
圧縮機選択装置１５と、互いに並列に接続された複数台
のオゾン発生器１１ａ、　ｌｌｂ・・・１１ｎの夫々に
接続されて発生したオゾンガスの流量を計測するオゾン
ガス流量計２ａ、２ｂ・・・２ｎと、これらオゾンガス
流量計の出力信号を集計するトータライザ１６と、前記
除算演算器２０の出力Ｑ０を設定値としてトータライザ
１６の出力信号Ｆ′をフィードバック値とその偏差が零
になるように回転数制御装置１８の回転を制御する風量
調節計２１とから成る。

被処理液量の流量計６の出力信号６ａを受けた比率調節
計８は、比率設定器７による信号７ａによシ出力信号ｆ
をオゾン発生機の運転台数選択装置１７に与えてオゾン
発生機の運転指令を発すると同時にオゾン発生量調節計
１３にも与えてオゾン発生機の制御を行い比率調節計の
出力信号ｆは更らに除算演算器２０にも与えられて除算
演算器において予め設定された標準オゾン濃度Ｃ８でｆ
／ｃ０の演算を行い、その結果として標準空気ｉｔＱ。

を出力せしめる。この出力Ｑ。は空気圧縮機選択装置１
５に与えられて予め設定された最大空気量ＱｍａＸによ
シＱ。／Ｑｍａｘ　Ｘ　１００　＝γチの演算を行う。

この演算結果によって空気圧縮機選択装置１５は次の如
き空気圧縮機の選択を行う。即ち、７条が２ｂチ未満の
ときは全風量に対する２５％容量の空気圧縮機４ａ又は
４ｂのいずれか一方の運転と相関の交流電動機の回転数
制御を指令する信号を発し、γチが２５％以上５０％未
満のときは５０％容量の空気圧縮機４ｃ又は４ｄのいづ
れか一方の運転と電動機の回転数制御を指令する信号を
発し、γチが５ａチ以上、７５％未満のときは５０％容
量の空気圧縮機４　ｃ　＊　４　ｄのいずれか一方及び
２５チ容量の空気圧縮機４ａ、４ｂのいずれか一方の運
転と５０％容量の空気圧縮機の電動機の回転数制御を指
令する信号を発し、γチが７５％以上のときは５０％容
量の空気圧縮機２台の運転といずれか一方の電動機の回
転数制御を指令する信号を発する。

こ＼で上記の如き空気圧縮機の運転、制御を行わしめる
理由について説明すると、オゾン発生装置用の空気圧縮
機は、通常吐出圧力が１ｋｇ／ｃｒ／ＩＧ程度のもので
充分なので通常回転翼式の圧縮機が用いられる。ルーツ
形、ロータリー形などの空気圧縮機がその代表的なもの
である。従って回転翼の回転数と吐出風量は比例するの
で電動機の回転数制御をすることによって容易に吐出風
量を制御することが出来るのであるが定格回転数の１／
２以下の回転数では吐出圧力の保持などに困難があるの
で回転数の低下による風量の制御は定格の１／２迄とし
た＼めである。

又、前記の空気圧縮機の選択制御においてγチが２５％
以上５０チ未満のときに２５％容量２台を運転し同時に
回転数制御を行ってもよい。同じ容量の空気圧縮機のう
ちいづれか一方の選択は予め入力しておくことは勿論で
ある。

さて、空気圧縮機選択装置の指令によって選択された空
気圧縮機が運転され、その結果吐出される風量は空気乾
燥装置１２を経て並列に設けられたオゾン発生機１１ａ
、　ｌｌｂ・・・ｌｌｎのうち運転台数選択装置１７に
よって運転を指令されたオゾン発生機にのみ供給される
。オゾン発生機出口に直列に設置された流量計２ａ、２
ｂ・・・２ｎの出力信号はトータライザ１６で合計され
て出力信号Ｆ′を風量調節計２１に送る。風量調節計２
１は前記除算演算器２０によシ出力される標準空気量Ｑ
。を設定値として前記トータライザ１６の出力信号ｙを
フィードバック値としてその偏差が零になるように回転
数市１ｊ御信号２１ａを出力する。

一方、空気圧縮機選択装置１５によシ回転数制御を指令
された回転数制御装置は風量調節計２１の出力信号２１
ａにより所定の空気圧縮機の電動機の回転数を制御する
。

第４図において比率調節計８の出力１百号をｆを除算演
算器２０でｆ／Ｃｏの演算を行わしめその結果として標
準空気ｉＱ。を出力せしめ空気圧縮機選択装置１５によ
シ予め設定された最大空気Ｍ　ＱｍａｘによりＱ。／Ｑ
ｍａｘ　Ｘ　１００−γチの演算を行わしめると説明し
たがＣ８及びＱｍａｘはいづれも予め設定し例係数なＫ
としてｆＫ＝γチになシ得るから除算演算器と省略して
ｆＫ−γチの演算を空気圧縮機選択装置１５で行うこと
が出来る。

又、複数台のオゾン発生機１１ａ、　ｌｌｂ・・・ｌｌ
ｎが１台のみの場合は流量計２ａ、２ｂ・・・２ｎも当
然１台であるからトータライザ１６は不要であることは
当然である。又複数台のオゾン発生機の吐出風量を夫々
直列に計測する流量計２ａ、２ｂ・・・２ｎは、夫々の
オゾン発生機を通過する空気量が均一である方がオゾン
発生の電力効率が良いので夫々の流量を点検するために
必要であるが電力効率を無視するならは流量計２ａ、２
ｂ・・・２ｎの代りに各メゾン発生機の吐出風量を集合
した後に流量計１台を設置すればよく、この場合もトー
タライザ１６は不要である。

〔発明の効果〕

本発明によればオゾン発生機と複数台の空気圧縮機から
なるオゾン発生装置において従来の欠点であったオゾン
ガス中のオゾン濃度を一定に制御することが出来るとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のオゾン発生装置の構成図、第２図はオゾ
ン濃度の変化を示す説明図、第３図はオゾン濃度と電力
消費量の関係を示す説明図、第４図は本発明のオゾン発
生装置の一実施例を示す構成図である。 １・・・オゾン濃度計 ２ａ、２ｂ・・・２ｎ・・オゾンガス流量計８・・・乗
算演算器 ４ａ、　４ｂ・・・２５チ容量空気圧縮機４ｃ、４ｄ・
・・５０チ容量空気圧縮機６・・・流量計 ７・・・比率設定器 ８・・・比率調節計 １２・・・空気乾燥装置 １３・・・オゾン発生量調節計 １４ａ、　１４ｂ・・・１４ｎ・・・オゾン発生機ｉｆ
ｆ制御装置１５・・・空気圧縮機選択装置 １６・・・トータライザ １７・・・オゾン発生機運転台数選択装置１８ａ、　１
８ｂ　−１８ｄ　・・・電動機１９ａ、　１９ｂ・・・
１９ｄ・・・回転数制御装置２０・・・除算演算器 ２１・・・風量調節計 （７８１７）代理人　弁理士　則　近　憲　佑　（ほか
１名）第２図 ｏ、　　　　２ｓｙ、　　　　ｓｏＺ　　　　ｔｓｙ、
　　　ｔｏｏ；ｙ。 オ・ノ°゛ン発生１　　　　　　　　　　　区寸 第３図　　　　派 オソン儂贋＜＃／Ａ／ツリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被処理物の流量を計測する流量計と、この流量計の出力
   信号及び予め設定した比率設定器からの出力信号に基づ
   いて所要のオゾン発生量を出力する比率調節計と、この
   比率調節計の出力信号によって所要の運転台数を選択す
   る運転台数選択装置と、オゾン発生機と、このオゾン発
   生機から発生したオゾンの流量を計測するオゾンガス流
   量計と、このオゾンガス流量計及び前記オゾン発生機に
   直列に接続されて発生したオゾンの濃度を計測するオゾ
   ン濃度計と、前記オゾンガス流量計の出力信号を加算演
   算する加算器と、この加算器の出刃信号及び前記オゾン
   濃匿計の出力信号を乗算演算する乗算演算器と、この乗
   算演算器の出刃信号及び前記比率調節計の出力信号によ
   ってオゾン発生量を調節するオゾン発生量調節計と、こ
   のオゾン発生量調節計の出力信号及び前記運転台数選択
   装置の出力信号によって前記オゾン発生機を制御するオ
   ゾン発生機制御器と、前記オゾン発生機に乾燥した空気
   を送シ込む空気乾燥装置と、この空気乾燥装置に空気を
   供給する互に並列に接続された複数台の空気圧縮機とか
   らなるオゾン発生装置に於て、前記比率調節計の出力信
   号を予め設定された標準オゾン濃度で除算演算する除算
   演算器と、この除算演算器の出力である標準空気量信号
   を予め設定された最大空気量によシ除算して空気圧縮機
   の選択を行う空気圧縮機選択装置と、前記加算器で合計
   された出力信号及び前記除算演算器から出力される標準
   空気量信号の偏差が零になるように回転数制御信号を出
   力する風量調節計と、この風量調節計からの回転数制御
   信号及び前記空気圧縮機選択装置からの選択信号によっ
   て前記空気圧縮機用の電動機の回転数を制御する回転数
   制御装置とを備えたオゾン発生装置。