JP2002338210A - オゾン供給システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オゾンの供給圧力を昇圧し、かつ、オゾン発
生器に供給される原料ガスの圧力を最適値に保つことに
よって、効率良く安定的にオゾンを供給できるオゾン供
給システムを提供することである。 【解決手段】 このオゾン供給システム１００は、原料
ガスからオゾンを発生させるオゾン発生器１と、空気あ
るいは酸素を原料とする原料ガス２をオゾン発生器１に
供給する原料ガス供給部４と、オゾン発生器１で発生さ
せたオゾン３をオゾン利用対象部６で供給するオゾン供
給部とを備え、 オゾン供給部５は、オゾン発生器１で
発生されたオゾンの圧力を上昇させ前記オゾン利用対象
部６に供給するオゾン圧縮機１１を具備するとともに、
オゾン利用対象部６の圧力変動に対して、オゾン発生器
１に供給される原料ガス２の圧力が最適な設定圧力に保
たれるようにオゾン供給部５においてオゾンの流量を調
整できるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気あるいは酸素
を供給してオゾンを発生させ、この発生されたオゾンを
オゾン利用対象部位まで供給するオゾン供給システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、上下水道の殺菌・消臭・脱
色、工業排水処理の脱臭・脱色、パルプ漂白及び医療機
器の殺菌等を行うため、オゾンを用いた高度な処理が求
められるようになってきている。

【０００３】また、近年、原子力施設において、放射性
物質を含む流体と接触する配管、機器、構造部材などの
除染対象物は、運転に伴い、流体と接する面に放射性物
質を含む酸化皮膜が付着または生成する。そのため、除
染対象物の周囲の放射線量が高まり、定期点検作業や原
子炉廃止措置時の解体作業において、作業員の放射線被
ばくが増大することの原因となっていた。現在までに、
この酸化皮膜を除去するため種々の化学除染方法が提示
され実用化されているが、その中で特に、その酸化力の
有効性と二次廃棄物の低減が可能であるオゾンの水溶液
を用いた化学除染方法が注目されている。

【０００４】このような用途に用いられるオゾン発生手
段としてはオゾン発生器があるが、このオゾン発生器に
は、空気あるいは酸素を原料ガスとして対向電極間で無
声放電させてオゾンを発生させるものと、沿面電極間で
沿面放電させてオゾンを発生させるものがある。そし
て、このオゾン発生器によって発生したオゾンを上述の
利用目的に用いるべく安定的に供給する必要がある。

【０００５】図３は、空気あるいは酸素などの原料ガス
をオゾン発生器に供給し、オゾンをオゾン利用対象部に
供給する一般的なオゾン供給システムを示す構成図であ
る。すなわち、図３に示すようなオゾン供給システム
は、オゾン発生器１と、空気あるいは酸素などの原料ガ
ス２を供給してオゾン３を発生せしめる原料ガス供給部
４と、オゾン発生器１によって発生したオゾン３をオゾ
ン利用対象部６まで供給するオゾン供給部５とから構成
されている。そして、原料ガス供給部４には、前記オゾ
ン発生器１でオゾン３を効率良く発生させるため、空気
あるいは酸素を原料とする原料ガス２を大気圧以上の圧
力にして供給する空気圧縮機７が設けられている。

【０００６】また、オゾン利用対象部６の利用目的によ
っては、高濃度なオゾン３を必要とすることがある。こ
の場合、オゾン発生器１に原料ガス２として酸素を供給
すると、オゾン発生器１によって高濃度のオゾン３が発
生する。この酸素を供給する手段として、空気圧縮機７
とオゾン発生器１との間に、酸素発生器８を設けてい
る。

【０００７】ここで、オゾン発生器１は、一般的に、上
述の通り対向電極間で無声放電させてオゾンを発生させ
るものと、沿面電極間で沿面放電させてオゾンを発生さ
せるものがある。このタイプのオゾン発生器１は、オゾ
ンを効率良く安定的に発生させるため、原料ガス２の圧
力を大気圧以上にすると記述したが、放電特性上０．０
６ＭＰａから０．０７ＭＰａが最適値とされている。そ
こで、原料ガス２の供給圧力を前記の最適値すなわち、
０．０６ＭＰａから０．０７ＭＰａに設定する必要があ
り、そのため前記酸素発生器８とオゾン発生器１の間に
原料ガスコントローラ９を設けている。

【０００８】また、オゾン利用対象部６にはオゾン発生
器１によって発生したオゾン３をオゾン利用対象部６に
効率良く供給するため、例えば、透過膜などを利用した
オゾン注入部１０が設けられている。

【０００９】このように構成されたオゾン供給システム
にあっては、原料ガス２の圧力と流量を最適値に設定
し、かつ、一定に保つことができ、従ってオゾン発生器
１で効率良く安定的にオゾン３を発生させ、オゾン利用
対象部６に供給することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のオゾン供給システムにおいては、以下の
ような３つの問題点があった。

【００１１】まず第１に、このようなオゾン供給システ
ムにあっては、オゾン発生器１への原料ガス２の供給圧
力が０．０６ＭＰａから０．０７ＭＰａであり、したが
って、オゾン発生器１で発生したオゾン３の供給圧力も
０．０６ＭＰａから０．０７ＭＰａとなり、原料ガス２
の供給圧力と同等となる。このため、オゾン利用対象部
６の圧力がオゾン３の供給圧力を上回ると、オゾン注入
部１０へオゾン３を注入することが不可能となるという
問題点があった。例えば、原子力施設おいて放射性物質
のオゾン水溶液による化学除染を行う場合、除染対象物
を除染用タンクに収納して循環ポンプを有した系統配管
で水を循環させる構成とし、系統配管の一部に前記オゾ
ン注入部１０を設けて系統配管内の循環水にオゾン３を
注入する方法などが用いられる。しかし、このとき系統
配管内の循環水の圧力が、オゾン３の注入圧力である
０．０６ＭＰａから０．０７ＭＰａより上回ることが多
い。このような場合、オゾン３をオゾン利用対象部６に
注入することができない。

【００１２】第２に、オゾン利用対象部６の圧力が変動
する場合、オゾン注入部１０のオゾン３の圧力が変化す
る。このとき、オゾン注入部１０の圧力変化に対応し
て、オゾン発生器１の圧力が０．０６ＭＰａから０．０
７ＭＰａの設定圧力の範囲外となる。このため、オゾン
発生器１において効率が低下し、かつ、安定的なオゾン
発生を損なうという問題があった。

【００１３】例えば、前記のように原子力施設おいて、
放射性物質のオゾン水溶液による化学除染を行う場合、
循環ポンプの運転状態の可変などによってはオゾン利用
対象部６の圧力が変動してしまう。

【００１４】第３に、現状、前記のように、オゾン利用
対象部６の圧力がオゾン３の供給圧力を上回ることを想
定して、前記オゾン供給部５にオゾン圧縮機を設けてオ
ゾン３の圧力を昇圧することが考えられる。しかし、オ
ゾン圧縮機の運転時の発熱によってオゾン３が分解さ
れ、必要な量のオゾンを供給できないという問題があ
る。

【００１５】本発明は、上述したような従来技術の問題
点を解決するために提案されたものであって、その目的
は、オゾンの供給圧力を昇圧し、かつ、オゾン発生器に
供給される原料ガスの圧力を最適値に保つことによっ
て、効率良く安定的にオゾンを供給できるオゾン供給シ
ステムを提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、原料ガスからオゾンを発
生させるオゾン発生器と、空気あるいは酸素を原料とす
る原料ガスを前記オゾン発生器に供給する原料ガス供給
部と、前記オゾン発生器で発生させたオゾンをオゾン利
用対象部まで供給するオゾン供給部と、を備えたオゾン
供給システムにおいて、前記オゾン供給部は、前記オゾ
ン発生器で発生されたオゾンの圧力を上昇させ前記オゾ
ン利用対象部に供給するオゾン圧縮機を具備するととも
に、前記オゾン利用対象部の圧力変動に対して、前記オ
ゾン発生器に供給される原料ガスの圧力が最適な設定圧
力に保たれるように前記オゾン供給部においてオゾンの
流量を調整できるようにしたことを特徴とするものであ
る。

【００１７】上記のような構成を有する請求項１に記載
のオゾン供給システムによれば、オゾンの圧力がオゾン
利用対象部の圧力を上回り、かつ、オゾン発生器に供給
される原料ガスの圧力を最適値に保つことができる。

【００１８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のオゾン供給システムにおいて、前記オゾン供給部は、
前記オゾン圧縮機とオゾン利用対象部との間に、圧力緩
衝タンクを具備していることを特徴とするものである。

【００１９】上記のような構成を有する請求項２に記載
のオゾン供給システムによれば、オゾン利用対象部の圧
力変動に対するオゾン供給部の圧力変化を圧力緩衝タン
クの内容積効果でオゾン流量を調整することができるた
めオゾン発生器に供給される原料ガスの圧力を最適値に
保つことができる。

【００２０】請求項３に記載の発明は、請求項１から請
求項２に記載のオゾン供給システムにおいて、前記オゾ
ン供給部は、前記圧力緩衝タンクと前記オゾン利用対象
部との間に、圧力検知器と電磁弁と活性炭を介して大気
連通する分岐配管を具備しており、前記圧力検知器の信
号により前記電磁弁を開閉させること特徴とするもので
ある。

【００２１】上記のような構成を有する請求項３に記載
のオゾン供給システムによれば、オゾン利用対象部の圧
力変動に対するオゾン供給部の圧力変化と電磁弁の開閉
を連動させることによってオゾン流量を調整することが
できるためオゾン発生器に供給される原料ガスの圧力を
最適値に保つことができる。

【００２２】請求項４に記載の発明は、請求項１から請
求項３に記載のオゾン供給システムにおいて、前記オゾ
ン圧縮機に冷却装置を設け、前記オゾン圧縮機を冷却し
たことを特徴とするものである。

【００２３】上記のような構成を有する請求項４に記載
のオゾン供給システムによれば、オゾン圧縮時の発熱が
なく、オゾンの分解を防止して昇圧することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るオゾン供給シ
ステムの実施の形態について図１及び図２を参照して詳
細に説明する。なお、図３に示した従来例と同一の部分
には同一の符号を付して説明を省略する。

【００２５】図１は本発明の第１の実施の形態であるオ
ゾン供給システム１００を示すシステム構成図である。

【００２６】図１に示すように、このオゾン供給システ
ム１００は、オゾン発生器１と、空気あるいは酸素など
の原料ガス２を供給してオゾン３を発生せしめる、オゾ
ン発生器１までの原料ガス供給部４と、オゾン発生器１
によって発生したオゾン３を供給する、オゾン利用対象
部６までのオゾン供給部５と、から構成されている。

【００２７】原料ガス供給部４には、空気圧縮機７が設
けられており、オゾン発生器１でオゾン３を効率良く発
生させるために、空気あるいは酸素を原料とする原料ガ
ス２を大気圧以上の圧力にして供給するようになってい
る。

【００２８】また、オゾン利用対象部６の利用目的によ
っては高濃度なオゾン３を必要とする場合がある。この
場合、オゾン発生器１に原料ガス２として酸素を供給す
ると、オゾン発生器１によって高濃度のオゾン３が発生
する。このような原料ガスとして酸素を供給する手段と
して、前記空気圧縮機７とオゾン発生器１の間に酸素発
生器８を設けている。

【００２９】ここで、オゾン発生器１は、一般に、上述
の通り対向電極間で無声放電させてオゾンを発生させる
ものと、沿面電極間で沿面放電させてオゾンを発生させ
るものがある。このタイプのオゾン発生器１はオゾンを
効率良く安定的に発生させるため、原料ガス２の圧力は
大気圧以上と記述したが、放電特性上０．０６ＭＰａか
ら０．０７ＭＰａが最適値とされている。そこで、原料
ガス２の供給圧力をこの最適値すなわち、０．０６ＭＰ
ａから０．０７ＭＰａに設定する必要があり、前記酸素
発生器８とオゾン発生器１の間に、原料ガスコントロー
ラ９を設けている。

【００３０】以上のように、原料ガス供給部４の構成は
従来例と同様である。

【００３１】つぎに、オゾン供給部５は、オゾン発生器
１とオゾン利用対象部６との間にオゾン圧縮機１１と圧
力緩衝タンク１２を有しており、オゾン圧縮機１１には
圧縮部を冷却するための冷却装置１３が付属されてい
る。

【００３２】このようなオゾン供給部５において、オゾ
ン発生器１で発生したオゾン３は、オゾン圧縮機１１で
昇圧され、前記オゾン利用対象部６に設けられているオ
ゾン注入部１０に供給される。このとき、オゾン３はオ
ゾン利用対象部６の圧力を上回る圧力まで昇圧される。

【００３３】例えば、原子力施設おいて、放射性物質の
オゾン水溶液による化学除染を行う場合、系統配管の一
部に前記オゾン注入部１０を設けて系統配管内の循環水
にオゾン３を注入する。このとき、オゾン３の注入圧力
を系統配管内の循環水の圧力より高く設定できるので、
容易にオゾン３を注入することができる。

【００３４】また、オゾン圧縮機１１に冷却装置１３を
設けているので、オゾン圧縮機１１の圧縮部を常温以下
に冷却できる。従って、オゾン３の圧縮時の発熱を抑え
ることができ、オゾン３の熱分解を防止することができ
る。

【００３５】また、前記オゾン利用対象部６の圧力が変
動する場合、オゾン注入部１０のオゾン３の圧力が変化
するが、この圧力の変化分を前記圧力緩衝タンク１２自
身によって流量調整することができる。従って、オゾン
発生器１に供給される原料ガスの圧力を最適値である
０．０６ＭＰａから０．０７ＭＰａの設定圧力の範囲内
に保つことができる。

【００３６】ここで、前記圧力緩衝タンク１２は、オゾ
ン３の滞留空間として一定以上の内容積を有している。
従って、例えば、オゾン利用対象部６の圧力が低下した
場合、圧力緩衝タンク１２に滞留するオゾン３が吐出す
る流量は、オゾン利用対象部６の圧力低下分だけ自動的
に増大する。

【００３７】すなわち、オゾン利用対象部６の圧力変動
に対して、圧力緩衝タンク１２内の滞留しているオゾン
３の量を調整できるわけで、したがって、前記の通り、
オゾン発生器１に供給される原料ガスの圧力を最適値で
ある０．０６ＭＰａから０．０７ＭＰａの設定圧力の範
囲内に保つことができる。

【００３８】つぎに、図２は、本発明の第２の実施の形
態であるオゾン供給システム２００を示すシステム構成
図である。

【００３９】ここで、原料ガス供給部４の構成は上述の
従来例と同様であり、記載を省略する。

【００４０】オゾン供給部５は、オゾン発生器１とオゾ
ン利用対象部６の間に、オゾン圧縮機１１と圧力緩衝タ
ンク１２が設けられ、オゾン圧縮機１１には圧縮部を冷
却するための冷却装置１３が付属されており、その構成
と作用は上述の第１の実施の形態と同様である。

【００４１】図２に示すオゾン供給システム２００にお
いて、オゾン供給部５は、の圧力緩衝タンク１２とオゾ
ン注入部１０との間に、圧力検知器１４を有しており、
さらに、電磁弁１５と活性炭１６を介して大気連通する
分岐配管１７を有している。

【００４２】このように構成されたオゾン供給部５で
は、オゾン利用対象部６の圧力が変動する場合、オゾン
注入部１０のオゾン３の圧力が変化するが、この圧力の
変化を前記圧力検知器１４で検知し、その信号を電磁弁
１５に送信して圧力変化に対応して前記電磁弁１５を開
閉する。電磁弁１５を開閉によって流量調整することが
できるため、オゾン発生器１に供給される原料ガスの圧
力を最適値である０．０６ＭＰａから０．０７ＭＰａの
設定圧力の範囲内に保つことができる。

【００４３】例えば、オゾン利用対象部６の圧力が上昇
した場合、オゾン注入部１０のオゾン３の圧力が上昇
し、圧力検知器１４で検知された信号によって電磁弁１
５は“開”状態となり、オゾン３の一部は活性炭１６を
通過して無害化され大気に放出される。

【００４４】すなわち、オゾン利用対象部６の圧力変動
に対して、オゾン利用対象部６に供給されるオゾン３の
流量が調整できるわけで、したがって、前記の通り、オ
ゾン発生器１に供給される原料ガスの圧力を最適値であ
る０．０６ＭＰａから０．０７ＭＰａの設定圧力の範囲
内に保つことができる。

【００４５】なお、図１及び図２で提案のオゾン圧縮機
１１、圧力緩衝タンク１２、圧力検知器１４、電磁弁１
５は耐オゾン性の材質で構成されている。

【００４６】

【発明の効果】本発明のオゾン供給システムによれば、
まず、オゾン供給部に設けられたオゾン圧縮機によって
オゾン発生器で発生したオゾンをオゾン利用対象部の圧
力を上回る圧力まで昇圧できるため、オゾン注入を容易
に行うことができる。また、オゾン圧縮機に冷却装置が
設けられているから、オゾン圧縮時のオゾンの熱分解を
防止でき、必要な量のオゾンをオゾン利用対象部に供給
することができる。

【００４７】また、オゾン利用対象部の圧力変動に対応
して、オゾン注入部のオゾンの圧力変化分を圧力緩衝タ
ンク自身によって流量調整することができるから、オゾ
ン発生器に供給される原料ガスの圧力を最適値である
０．０６ＭＰａから０．０７ＭＰａの設定圧力の範囲内
に保つことができ、効率良く、かつ、安定的なオゾンを
オゾン利用対象部に供給することができる。

【００４８】さらに、オゾン利用対象部の圧力変動に対
応して、オゾン注入部のオゾンの圧力変化を圧力検知器
で検知し、その信号を電磁弁に送信して電磁弁を開閉
し、流量調整することができるから、圧力緩衝タンクと
併用でオゾン発生器１に供給される原料ガスの圧力を最
適値である０．０６ＭＰａから０．０７ＭＰａの設定圧
力の範囲内に精度良く保つことができ、したがって効率
良く、安定的にオゾンを供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態であるオゾン供給シ
ステムを示す構成図。

【図２】本発明の第２の実施の形態であるオゾン供給シ
ステムを示す構成図。

【図３】従来のオゾン供給システムを示す構成図。

【符号の説明】

１ オゾン発生器 ２ 原料ガス ３ オゾン ４ 原料ガス供給部 ５ オゾン供給部 ６ オゾン利用対象部 １１ オゾン圧縮機 １２ 圧力緩衝タンク １３ 冷却装置 １４ 圧力検知器 １５ 電磁弁 １６ 活性炭 １７ 分岐管

フロントページの続き (72)発明者 矢 板 由 美 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 青 井 洋 美 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 酒 井 仁 志 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 4C058 AA12 AA20 AA24 BB07 CC02 DD06 DD07 DD14 EE26 JJ14 4C080 AA07 BB02 BB05 BB06 BB10 HH02 KK08 LL04 MM08 QQ16 QQ17 4G042 AA07 CA01 CB25 CE04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原料ガスからオゾンを発生させるオゾン発
   生器と、 空気あるいは酸素を原料とする原料ガスを前記オゾン発
   生器に供給する原料ガス供給部と、 前記オゾン発生器で発生させたオゾンをオゾン利用対象
   部まで供給するオゾン供給部と、を備えたオゾン供給シ
   ステムにおいて、 前記オゾン供給部は、前記オゾン発生器で発生されたオ
   ゾンの圧力を上昇させ前記オゾン利用対象部に供給する
   オゾン圧縮機を具備するとともに、前記オゾン利用対象
   部の圧力変動に対して、前記オゾン発生器に供給される
   原料ガスの圧力が最適な設定圧力に保たれるように前記
   オゾン供給部においてオゾンの流量を調整できるように
   したことを特徴とするオゾン供給システム。
2. 【請求項２】前記オゾン供給部は、前記オゾン圧縮機と
   前記オゾン利用対象部との間に、圧力緩衝タンクを具備
   していることを特徴とする請求項１に記載のオゾン供給
   システム。
3. 【請求項３】前記オゾン供給部は、前記圧力緩衝タンク
   と前記オゾン利用対象部との間に、圧力検知器と電磁弁
   と活性炭を介して大気連通する分岐配管を具備してお
   り、前記圧力検知器の信号により前記電磁弁を開閉させ
   ること特徴とする請求項１又２のいずれかに記載のオゾ
   ン供給システム。
4. 【請求項４】前記オゾン圧縮機に冷却装置を設け、前記
   オゾン圧縮機を冷却したことを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれかに記載のオゾン供給システム。