JP2009018969A - オゾンシステムおよび、オゾンシステムの吸着筒パージ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】酸素濃縮装置の窒素吸着剤の寿命を長くすることができるオゾンシステムおよびオゾンシステムの吸着筒パージ方法を提供する。
【解決手段】酸素濃縮装置６と、オゾン発生装置７と、オゾン利用装置８と、オゾン分解装置１０とでオゾンシステム１が構成され、上記オゾンシステム１の運転を停止する際に、上記酸素濃縮装置６の吸着筒２４内に残存する水分を除去すべく、上記バッファタンク５に貯蔵した高濃度酸素あるいは上記コンプレッサ２からの圧縮空気をパージガスとして上記吸着筒２４に流すオゾンシステム１の吸着筒２４パージ方法において、上記パージガスを、上記オゾン分解装置１０の廃熱を用いて加熱した後、上記吸着筒２４に流すものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、窒素吸着剤が充填された吸着筒により高濃度酸素を製造し、その高濃度酸素からオゾンを製造してオゾン水洗浄などに利用した後、オゾンを分解して排気するオゾンシステムに係り、オゾンシステムの運転停止時に吸着筒をパージするオゾンシステムおよび、オゾンシステムの吸着筒パージ方法に関するものである。

従来、内視鏡洗浄機などのオゾンを利用した殺菌・滅菌・洗浄装置が知られている。そのような殺菌・滅菌・洗浄装置（オゾンシステム）を、図６に基づき説明する。

図６に示すように、オゾンシステム６１では、コンプレッサ６２からの圧縮空気を、窒素吸着剤を充填したＰＳＡ本体６３に送って高濃度の酸素を作り、その高濃度酸素をバッファタンク６４に貯蔵する。そのバッファタンク６４の高濃度酸素をオゾン発生装置６５に送り、そのオゾン発生装置６５での無声放電により高濃度酸素からオゾンを製造する。製造したオゾンガスをオゾン洗浄槽（水槽）６６内でバブリングすることでオゾン水を作り、このオゾン水を用いて殺菌・滅菌や洗浄を行う。そのオゾン洗浄槽６６からシロッコファン６７によりばっ気（排気）されるガス中には、オゾンが含まれるため、そのガスを、オゾン洗浄槽６６の後段に設けたオゾンキラー６８でオゾン分解触媒を用いて分解した後、室内に放出する。

なお、オゾン洗浄槽６６の代わりに、オゾンを含むガスで直接、殺菌・滅菌などを行う場合に、殺菌・滅菌処理後の排気にオゾンが残留するときは、図６の装置と同じように、オゾン分解触媒を通して、オゾンの分解を行う。

ところで、上述したオゾンシステム６１に使用される高濃度の酸素を作る酸素濃縮装置としては、例えば、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式のものが知られている（特許文献１参照）。

図７に基づきコンプレッサ６２、ＰＳＡ本体６３、およびバッファタンク６４などから構成された酸素濃縮装置を説明する。

図７に示すように、ＰＳＡ方式の酸素濃縮装置７１では、ＰＳＡ本体６３が複数本の吸着筒７２から構成され、吸着筒７２内に、窒素を選択的に吸着するゼオライトなどの窒素吸着剤７３が充填される。

酸素濃縮装置７１では、コンプレッサ６２などで高圧の空気を吸着筒７２に流通し、空気中の窒素を窒素吸着剤７３に吸着させて分離する吸着工程と、切替バルブ７４により流路を切り替えて吸着筒７２の圧力を下げることで窒素吸着剤７３に吸着した窒素を放出し窒素吸着剤７３の再生を行う再生工程とを、複数本の吸着筒７２で繰り返し行い、高濃度酸素を連続的に製造している。

吸着筒７２に送る圧縮空気は、大気中の水分を含んでいるので、コンプレッサ６２の出口にドレンポッド７５などを設置して、凝縮した水分を除去する機構が採用されている。なお、ドレンポッドが設置されていない場合もある。

凝縮されずに蒸気として送られた水分は、吸着筒７２の上流に設置された吸湿剤７６で除去されるようになっている。なお、吸湿剤は、吸着筒７２の内部に配置される他に、外部に独立した吸湿筒内に配置される場合がある。

すなわち、吸着筒７２への水分流入による窒素吸着剤７３の窒素吸着性能の低下を抑制するために、吸着筒７２の上流に、吸湿剤（アルミナ、ゼオライト、活性炭など）を充填した吸湿筒を別途設ける場合もある。

窒素吸着剤７３を再生する際には、バッファタンク６４などからの濃縮された酸素で、吸着筒７２をパージするが、その際に発生する騒音を低減するために、パージガスの排気は、小型のサイレンサ７７を通じて行われる。

特開２００３−１８０８３７号公報

上述したように、吸着筒７２（または吸湿筒）には、コンプレッサ６２で圧縮空気を送る際に、空気中に含まれる水分が流入する場合があり、流入した水分は、吸着筒７２の上流部分に吸着して、空気中から除去される。その上流部分に吸着した水分は、基本的には、再生工程のときに脱着される。

すなわち、ＰＳＡ方式の酸素濃縮装置７１では、圧力スイングを繰り返すので、吸着筒７２内に吸着した窒素を脱着させために窒素吸着剤７３を再生させる際には、一方の吸着筒７２から排出される乾燥した酸素リッチのガスを他方の再生側の吸着筒７２に送り、その酸素リッチのガスで、再生側の吸着筒７２をパージしている。

しかしながら、そのパージの際に、吸着した窒素と共に一部の吸着水分も排出されることになるが、通常、水分を完全に排出することは難しいため、徐々に吸着筒７２内の水分量（窒素吸着剤７３の吸着水分量）が増加してしまう。

また、オゾンシステム６１では、オゾン洗浄槽６６での洗浄が終了してコンプレッサ６２の運転が停止すると、バッファタンク６４の高濃度酸素が吸着筒７２を通りサイレンサ７７から排出され、吸着筒７２内がパージされるが、この運転停止時の吸着筒パージによっても、窒素吸着剤７３に吸着された水分が十分に除去されていなかった。

このように、従来、窒素吸着剤７３に吸着された水分が十分に除去されないため、窒素吸着剤７３の寿命が短くなり、窒素吸着剤７３の交換が必要になるという問題があった。

特に、酸素濃縮装置７１の運転が、高湿環境で行われた場合は、吸着筒７２内へ運ばれる凝縮水の量、頻度が増すこととなり、窒素吸着剤７３が劣化しやすく、窒素吸着剤７３（酸素濃縮装置７１）の寿命が短くなってしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、酸素濃縮装置の窒素吸着剤の寿命を長くすることができるオゾンシステムおよびオゾンシステムの吸着筒パージ方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、コンプレッサからの圧縮空気を窒素吸着剤が充填された吸着筒に供給して高濃度酸素を製造し該高濃度酸素をバッファタンクに貯蔵する酸素濃縮装置と、その酸素濃縮装置から供給される高濃度酸素よりオゾンを製造するオゾン発生装置と、そのオゾン発生装置から供給されるオゾンを利用するオゾン利用装置と、そのオゾン利用装置から排出されるオゾンをオゾン分解触媒により分解するオゾン分解装置とでオゾンシステムが構成され、上記オゾンシステムの運転を停止する際に、上記酸素濃縮装置の吸着筒内に残存する水分を除去すべく、上記バッファタンクに貯蔵した高濃度酸素あるいは上記コンプレッサからの圧縮空気をパージガスとして上記吸着筒に流すオゾンシステムの吸着筒パージ方法において、上記パージガスを、上記オゾン分解装置の廃熱を用いて加熱した後、上記吸着筒に流すものである。

好ましくは、上記オゾン分解装置が、上記オゾン分解触媒を加熱するためのヒータを有し、上記パージガスの加熱を、上記パージガスを上記酸素濃縮装置から上記オゾン分解装置に送り、その送られたパージガスを上記ヒータが停止した後の上記オゾン分解触媒の余熱で加熱し、その加熱されたパージガスを上記酸素濃縮装置に戻して行うものである。

上記オゾン分解装置で加熱されるパージガスが、上記コンプレッサで圧縮された圧縮空気からなり、上記オゾンシステムの運転を停止する際に、上記コンプレッサを所定時間だけ継続して運転するものでもよい。

上記目的を達成するために本発明は、コンプレッサからの圧縮空気を窒素吸着剤が充填された吸着筒に供給して高濃度酸素を製造し該高濃度酸素をバッファタンクに貯蔵する酸素濃縮装置と、その酸素濃縮装置から供給される高濃度酸素よりオゾンを製造するオゾン発生装置と、そのオゾン発生装置から供給されるオゾンを利用するオゾン利用装置と、そのオゾン利用装置から排出されるオゾンをオゾン分解触媒により分解するオゾン分解装置とを備え、運転を停止する際に、上記酸素濃縮装置の吸着筒内に残存する水分を除去すべく、上記バッファタンクに貯蔵した高濃度酸素あるいは上記コンプレッサからの圧縮空気をパージガスとして上記吸着筒に流すオゾンシステムにおいて、上記酸素濃縮装置から上記オゾン分解装置にパージガスを送るためのパージガス取出し管と、そのパージガス取出し管で送られたパージガスを上記オゾン分解装置の廃熱を用いて加熱するパージガス加熱器と、そのパージガス加熱器で加熱されたパージガスを上記酸素濃縮装置に戻すためのパージガス戻し管とを備えたものである。

好ましくは、上記オゾン分解装置が、上記オゾン分解触媒を加熱するためのヒータを有し、上記パージガス加熱器が、上記オゾン分解触媒に取り付けられ、そのオゾン分解触媒の熱で上記パージガスを加熱するものである。

上記運転を停止する際に上記コンプレッサを所定時間だけ継続して運転するためのコントローラを備え、上記パージガス取出し管が、上記コンプレッサと上記オゾン分解装置とを繋ぐものでもよい。

本発明によれば、オゾンシステムにおける酸素濃縮装置の窒素吸着剤の寿命を長くすることができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施形態のオゾンシステムは、例えば、内視鏡洗浄装置などの、オゾン水により殺菌・滅菌・洗浄を行うオゾン水洗浄システムである。

［第１の実施形態］
まず、図１および図２に基づき、第１の実施形態のオゾンシステム（以下、オゾン水洗浄システムという）の概略構造を説明する。

図１に示すように、本実施形態のオゾン水洗浄システム１は、コンプレッサ２の圧縮空気を窒素吸着剤が充填されたＰＳＡ本体４に供給して高濃度酸素を製造し該高濃度酸素をバッファタンク５に貯蔵する酸素濃縮装置６と、その酸素濃縮装置６から供給された高濃度酸素よりオゾンを製造するオゾン発生装置７と、そのオゾン発生装置７から供給されたオゾンを殺菌・滅菌・洗浄などに利用するオゾン利用装置８と、そのオゾン利用装置８から排出されたオゾンをオゾン分解触媒９により分解するオゾン分解装置１０と、これらの装置６−８、１０を制御するためのコントローラ１１とを備える。

酸素濃縮装置６とオゾン発生装置７とが酸素供給管２１を介して接続され、オゾン発生装置７とオゾン利用装置８とがオゾン供給管２２を介して接続され、オゾン利用装置８とオゾン分解装置１０とがオゾン排気管２３を介して接続される。

本実施形態の酸素濃縮装置６は、ＰＳＡ方式の酸素濃縮装置である。図２に示すように、酸素濃縮装置６は、空気を圧縮するためのコンプレッサ２と、窒素吸着剤３６が充填された複数（図例では二つ）の吸着筒２４、２４を有するＰＳＡ本体４と、そのＰＳＡ本体４の吸着筒２４で濃縮された高濃度酸素を貯蔵するためのバッファタンク５と、各吸着筒２４を原料ガス供給側およびパージガス排出側のいずれかに連通させるための切替手段をなす二つの切替弁２６とを備える。

コンプレッサ２は、例えば、電動ダイヤフラムコンプレッサなどの容積型コンプレッサである。コンプレッサ２は、これに限定されず非容積型のものでもよい。

コンプレッサ２と二つの切替弁２６、２６とは、コンプレッサ２から延び分岐部２８にて二股状に分岐して各切替弁２６に至る分岐管２９を介して接続される。その分岐管２９におけるコンプレッサ２と分岐部２８との間には、コンプレッサ２から吐出された圧縮空気を除湿するためのドレンポット３０が設けられる。

切替弁２６は、吸着筒２４ごとに設けられ、各吸着筒２４に筒接続管３１を介して接続される。また、切替弁２６には、パージ排気管３３が接続され、そのパージ排気管３３は、各切替弁２６から各々延びパージ排気管集合部３２にて集合される。そのパージ排気管３３の下流端には排気音を低減するためのサイレンサ３５が設けられる。

図例の切替弁２６は、三方弁からなる。切替弁２６は、吸着筒２４の吸着運転時には、吸着筒２４をコンプレッサ２に連通すべく、筒接続管３１と分岐管２９とを接続する吸着位置に設定され、脱着（再生）運転時には、吸着筒２４を外部（サイレンサ３５）に連通すべく、筒接続管３１とパージ排気管３３とを接続する脱着位置に設定される。切替弁２６は、コントローラ１１（図１参照）に接続され、切替制御される。

吸着筒２４内には、窒素を選択的に吸着しかつ脱着可能な窒素吸着剤３６が充填される。図例では、吸着筒２４内における窒素吸着剤３６の前段（上流）に、圧縮空気中の水分を除去するための吸湿剤３７が充填される。窒素吸着剤３６は、例えば、ゼオライトなどからなり、吸湿剤３７は、例えば、活性アルミナ、活性炭、ゼオライトなどからなる。

吸着筒２４とバッファタンク５とは、各吸着筒２４から各々延び貯蔵管集合部３８にて集合されてバッファタンク５に至る貯蔵管３９を介して接続される。貯蔵管３９における各吸着筒２４と貯蔵管集合部３８との間には、吸着筒２４内の圧力（吸着運転圧力）を調整するためのオリフィス４０、４０が各々設けられる。

本実施形態では、貯蔵管３９における貯蔵管集合部３８とバッファタンク５との間に、第３パージ弁１７が設けられる。その第３パージ弁１７は、コントローラ１１（図１参照）に接続され、開閉制御される。詳しくは後述するが、第３パージ弁１７は、オゾン水洗浄システム１の運転時に全開にされ、運転を停止する際の吸着筒パージ時に全閉にされる。

バッファタンク５は、酸素供給管２１を介してオゾン発生装置７に接続される。そのバッファタンク５内は、高濃度酸素をオゾン発生装置７に圧送するために、大気圧よりも高い所定の保持圧に保持される。酸素供給管２１には、オゾン発生装置７への供給圧を一定に保つためのレギュレータ４１が設けられる。

酸素濃縮装置６の運転中は、原料ガスとして外部の空気（外気）がコンプレッサ２に吸入され、そのコンプレッサ２で昇圧される。昇圧された空気はいずれか一方の吸着筒２４に送り込まれ、その吸着筒２４で窒素が吸着されて酸素が濃縮される。濃縮された高濃度酸素はバッファタンク５に送られて貯蔵される。

他方の吸着筒２４では、圧縮空気の供給が停止されると共に、吸着筒２４内に、製造された高濃度酸素の一部が、バッファタンク５および／または吸着側の吸着筒２４から導入され、その高濃度酸素により窒素吸着剤３６が脱着されて、窒素吸着剤３６の再生が行われる。窒素吸着剤３６を再生した再生ガス（再生パージガス）は、吸着筒２４からサイレンサ３５を介して、外部に排出される。

さらに、本実施形態では、これら酸素の濃縮を行う吸着筒２４と窒素吸着剤３６の再生を行う吸着筒２４とが交互に切り替えられ、連続的に高濃度酸素が製造される。

この窒素吸着剤３６の再生は、窒素吸着剤３６に吸着した窒素を脱着するために行われるが、このとき、同時に窒素吸着剤３６に吸着した水分も脱着される。ただし、水分は完全には窒素吸着剤３６から脱着（除去）されない。そこで、後述するように、オゾン水洗浄システム１の運転を停止する際にも、吸着筒２４のパージが行われる。

図１に戻り、オゾン発生装置７は、例えば、無声放電式のオゾン発生装置である。オゾン発生装置７はこれに限定されない。

本実施形態のオゾン利用装置８は、オゾン発生装置７から供給されたオゾンによりオゾン水を製造し、そのオゾン水に被処理物（内視鏡など）を浸漬して殺菌・滅菌・洗浄などを行うものである。そのオゾン利用装置８は、オゾン水を貯留するオゾン洗浄槽４２を有し、そのオゾン洗浄槽４２内には、オゾンをバブリングするためのバブラー（図示せず）が設けられる。

オゾン分解装置１０は、オゾンを分解する分解装置本体（オゾンキラー）４４と、オゾン洗浄槽４２内のオゾンを分解装置本体４４に導入すると共に、分解後の酸素（Ｏ_２）を分解装置本体４４から外部に排気するための排気手段（例えば、シロッコファンなど）（以下、排気ファンという）４５とを有する。

オゾン洗浄槽４２と分解装置本体４４とが、オゾン排気管２３を介して接続され、分解装置本体４４と外部とが、排ガス吸引管４６を介して接続される。その排ガス吸引管４６に排気ファン４５が設けられる。

分解装置本体４４は、オゾン分解触媒９と、そのオゾン分解触媒９を加熱するためのヒータ（例えば、電気ヒータ）４８とを有する。

オゾン分解触媒９は、例えば、酸化銅や酸化マンガンなどのオゾン分解に活性を有す触媒を、ハニカム形状の担持部材（セラミックなど）に担持させて形成される。ヒータ４８は、オゾン分解触媒９の上流に配置されオゾン分解触媒９を所定の分解温度まで加熱する。所定の分解温度は、例えば、１５０〜２００℃程度である。

オゾン水洗浄システム１の運転中は、酸素濃縮装置６では上述したように空気から高濃度酸素が製造されバッファタンク５に貯蔵される。そのバッファタンク５内の高濃度酸素が酸素供給管２１を通りオゾン発生装置７に送られてオゾン化され、オゾンが製造される。製造されたオゾンはオゾン発生装置７からオゾン供給管２２を通りオゾン洗浄槽４２に送られ、そのオゾン洗浄槽４２内でバブリングされる。

オゾン洗浄槽４２内のオゾンを含むガスが、排気ファン４５に吸引され、オゾン洗浄槽４２からオゾン排気管２３を通りオゾン分解装置１０に導入される。その導入されたガス中のオゾンが、オゾン分解装置１０にて分解され酸素（Ｏ_２）になり、排ガス吸引管４６を通り外部に放出される。オゾン分解装置１０の運転温度は、例えば、１５０〜２００℃である。

このオゾン水洗浄システム１の運転を停止（終了）する際には、酸素濃縮装置６の吸着筒２４内に残存する水分を除去すべく、製造した高濃度酸素がパージガスとして吸着筒２４に流される。

詳しくは後述するが、本実施形態では、パージガスである高濃度酸素が、オゾン分解装置１０の廃熱を用いて加熱された後、吸着筒２４に流される。

すなわち、本実施形態のオゾン水洗浄システム１は、酸素濃縮装置６からオゾン分解装置１０にパージガス（高濃度酸素）を送るためのパージガス取出し管１２と、そのパージガス取出し管１２で送られたパージガスをオゾン分解装置１０の廃熱を用いて加熱するパージガス加熱器１３と、そのパージガス加熱器１３で加熱されたパージガスを酸素濃縮装置６に戻すためのパージガス戻し管１４とを備える。

本実施形態のパージガス取出し管１２は、バッファタンク５とパージガス加熱器１３とを繋ぎ、そのパージガス取出し管１２の上流端がバッファタンク５に接続されると共に下流端がパージガス加熱器１３に接続される。

パージガス加熱器１３は、図例では、オゾン分解触媒９（担持部材）に取り付けられる。そのパージガス加熱器１３は、パイプ材で形成された熱交換器からなり、そのパイプ材内にパージガスを流通させて、パージガスとオゾン分解触媒９とを熱交換させる。

パージガス戻し管１４は、パージガス加熱器１３と酸素濃縮装置６とを繋ぐ。具体的には、図２に示すように、パージガス戻し管１４の下流端が、吸着筒２４とバッファタンク５とを繋ぐ配管（図例では、貯蔵管３９における貯蔵管集合部３８と第３パージ弁１７との間）に接続される。

パージガス取出し管１２には、そのパージガス取出し管１２を開閉するための第１パージ弁１５が設けられ、パージガス戻し管１４には、そのパージガス戻し管１４を開閉するための第２パージ弁１６が設けられる。

これら第１パージ弁１５および第２パージ弁１６は、コントローラ１１（図１参照）に接続されて開閉制御される。詳しくは後述するが、第１パージ弁１５および第２パージ弁１６は、オゾン水洗浄システム１の運転時に全閉にされ、運転を停止する際の吸着筒パージ時に全開にされる。

次に、本実施形態のオゾンシステムの吸着筒パージ方法（以下、吸着筒パージ方法という）を説明する。

本実施形態の吸着筒パージ方法は、オゾン水洗浄システム１の運転を停止する際に、酸素濃縮装置６の吸着筒２４内に残存する水分を除去すべく、バッファタンク５に貯蔵した高濃度酸素をパージガスとして吸着筒２４に流す。

ここで、パージガスを流すのは、主に窒素吸着剤３６に吸着した水分を脱着するためであるが、その窒素吸着剤３６であるゼオライトは、高温ほど水分が脱着され易いという特性を持つ。

そこで、本実施形態の吸着筒パージ方法では、パージガスを、オゾン分解装置１０の廃熱を用いて加熱した後、吸着筒２４に流すようにした。

そのパージガスの加熱は、パージガスを酸素濃縮装置６からオゾン分解装置１０に送り、その送られたパージガスをヒータ４８が停止した後のオゾン分解触媒９の余熱で加熱し、その加熱されたパージガスを酸素濃縮装置６に戻して行われる。

これにより、運転停止時の吸着筒パージによる吸着筒２４内部の窒素吸着剤３６および吸湿剤３７の水分の脱着が促進され、その結果、窒素吸着剤３６の寿命（交換寿命）を延ばすことができ、酸素濃縮器を高寿命（長寿命）化することが可能となる。

以下、吸着筒パージ方法を詳細に説明する。

オゾン洗浄槽４２での洗浄が終了すると、オゾン水洗浄システム１の各装置の運転が停止される。すなわち、コントローラ１１は、酸素濃縮装置６のコンプレッサ２と、オゾン発生装置７と、オゾン分解装置１０のヒータ４８および排気ファン４５とを停止する。

この停止時に、コントローラ１１は、各吸着筒２４にパージガスを流すために、全ての切替弁２６を脱着位置に切り替える。

さらに、本実施形態では、コントローラ１１は、パージガスであるバッファタンク５の高濃度酸素をパージガス加熱器１３に送るために第１パージ弁１５を全開に切替え、加熱後のパージガスを吸着筒２４に戻すために第２パージ弁１６を全開に切り替える。また、バッファタンク５内に残存する高濃度酸素を全てパージガス加熱器１３に送るために、第３パージ弁１７を全閉に切り替える。

これにより、バッファタンク５内に加圧状態で貯蔵されている高濃度酸素が、パージガス取出し管１２を通りパージガス加熱器１３に圧送される。そのパージガス加熱器１３に送られた高濃度酸素は、オゾン分解装置１０（オゾン分解触媒９）と熱交換して温度が上げられた後、パージガス戻し管１４を通り、酸素濃縮装置６の貯蔵管３９に戻される。

貯蔵管３９に戻された高濃度酸素は、貯蔵管３９の貯蔵管集合部３８で分岐した後、各吸着筒２４内にパージガスとして流入する。流入した高濃度酸素（パージガス）は、窒素吸着剤３６に吸着した水分（および窒素）を脱着した後、吸湿剤３７の水分を脱着する。これにより吸着筒２４内がパージされ水分が除去される。

パージ後のパージガス（脱着された水分および窒素を含む高濃度酸素）は、吸着筒２４から筒接続管３１と、流路切替弁２６と、パージ排気管３３と、サイレンサ３５とを順に通り外部に放出される。

このように、本実施形態では、オゾン水洗浄システム１の運転を停止する際に、加熱したパージガスで吸着筒２４、２４をパージすることで、パージガスによる窒素吸着剤３６の水分の除去を促進することができ、窒素吸着剤３６および吸湿剤３７の交換回数を低減することができる。また、パージガスの加熱をオゾン分解装置１０の廃熱で行うことで、省エネルギー化を図ることができる。

すなわち、酸素濃縮装置６に用いる窒素吸着剤３６や吸湿剤３７では、水分の吸着は低温ほど有利であり、水分の脱着は高温ほど有利である。

このことから、オゾン水洗浄システム１の運転停止時に、吸着筒２４内に蓄積された水分を除去して窒素吸着剤３６・吸湿剤３７を再生し、酸素濃縮装置６の寿命を伸ばすためには、高温のパージガスで水分を脱着させることが有効である。

しかしながら、吸着筒２４を直接加熱する場合、その直接加熱のための電気ヒータの設置コストや電気コスト分が、従来のオゾンシステムに比べて増加してしまうという問題点がある。

ここで、上述したようにオゾン水洗浄システム１では、オゾンを使って殺菌・滅菌・洗浄処理を行っており、殺菌・滅菌・洗浄処理後の排気ガスをオゾン分解触媒９を用いて分解処理している。このオゾンの分解処理時には、分解性能を向上させるためにオゾン分解触媒９が加熱されている。

そこで、本実施形態では、オゾン分解装置１０で発生する廃熱を回収して、パージガスの加熱に有効に利用した。これにより、吸着筒２４の窒素吸着剤３６および吸湿剤３７の水分の脱着が促進され、吸着筒２４を直接加熱するためのヒータの設置コストやランニングコストを増加させることなく、酸素濃縮装置６の寿命を向上させることができる。

［第２の実施形態］
次に、図３および図４に基づき第２の実施形態を説明する。

本実施形態は、上述の第１の実施形態とは、運転停止時の吸着筒パージのパージガスとしてコンプレッサで圧縮された圧縮空気を用いる点が異なり、その他は実質的に同じである。したがって、上述の第１の実施形態と同一の要素については、図中同一符号を付すに止め、詳細な説明は省略する。

図３に示すように、本実施形態のオゾンシステム５１では、パージガス取出し管５２が、コンプレッサ２とオゾン分解装置１０とを繋ぐ。

具体的には、図４に示すように、パージガス取出し管５２の上流端が、分岐管２９におけるドレンポット３０と分岐部２８との間に接続される。つまり、本実施形態では、ドレンポット３０で除湿された後の圧縮空気が、運転停止時の吸着筒パージのパージガスとして取り出される。

コントローラ１１は、オゾンシステム５１の運転を停止する際に、コンプレッサ２を所定時間だけ継続して運転する。ここで、所定時間は、吸着筒２４内の水分が十分にパージされるように、コンプレッサ２の供給流量、吸着筒２４の容積、窒素吸着剤３６（吸湿剤３７）の量などを基に適宜決定される。

また、本実施形態では貯蔵管３９の第３パージ弁が省略される。

次に、本実施形態の吸着筒パージ方法を説明する。

本実施形態では、オゾン分解装置１０で加熱されるパージガスが、コンプレッサ２で圧縮された圧縮空気からなり、その圧縮空気の供給のために、オゾンシステム１の運転を停止する際に、コンプレッサ２が所定時間だけ継続して運転される。

具体的には、オゾン洗浄槽４２での洗浄が終了すると、コントローラ１１は、オゾン発生装置７と、オゾン分解装置１０のヒータ４８および排気ファン４５とを停止する。一方、コントローラ１１は、酸素濃縮装置６のコンプレッサ２を、吸着筒２４のパージのために、所定時間（例えば、１ｍｉｎ程度）、継続して運転させる。

さらに、コントローラ１１は、切替弁２６を脱着位置に切り替え、第１パージ弁１５および第２パージ弁１６を全開に切り替える。

これにより、コンプレッサ２の出口の圧縮空気が、パージガス取出し管５２を通りパージガス加熱器１３に送られ、その圧縮空気がパージガス加熱器１３によりオゾン分解装置１０のオゾン分解触媒９と熱交換して昇温される。その温度が上げられた圧縮空気により吸着筒２４、２４がパージされる。

本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、パージガスによる吸着筒２４の内部の窒素吸着剤３６および吸湿剤３７の水分の脱着が促進され、酸素濃縮装置６を高寿命化することが可能である。

次に、第１および第２の実施形態の効果を確認するために、第１および第２の実施形態に係るオゾンシステム１、５１と図６に示す従来構成のオゾンシステム６１とで、運転回数に対する吸着筒の重量増加量を比較した。

測定条件は、吸着筒数を２筒、１筒当たりの窒素吸着剤の量を３８０ｇ、吸湿剤の量を２０ｇ（計４００ｇ）、吸着時の吸着筒内の圧力（ＰＳＡ運転圧力）をゲージ圧で約０．１４ＭＰａ（Ｇ）、コンプレッサの供給空気流量（吐出流量）を１８Ｌ／ｍｉｎとした。また、図３の実施形態に係るオゾンシステム５１では、運転終了時のコンプレッサの継続運転時間（所定時間）を１ｍｉｎとした。

図５に運転回数（横軸）と吸着筒２４の重量増加分（縦軸）との関係を示す。図５において、▲は第１の実施形態のオゾンシステム、◆は第２の実施形態のオゾンシステム、■は図６の従来構成のオゾンシステムの結果を各々示す。

各オゾンシステムの運転終了ごとに吸着筒の重量増加を測定し、その重量増加を吸着筒の水分蓄積量として評価した。

図５に示すように、第１および第２の実施形態のオゾンシステムは、図６の従来構成のオゾンシステムに比べて、ともに重量増加が抑制されている。

この結果、第１および第２の実施形態のように、運転終了時の吸着筒のパージをオゾン分解装置と熱交換した酸素（または空気）を用いることで、窒素吸着剤に蓄積した水分の排出を促進できることが確認できた。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。

例えば、オゾン利用装置は、オゾン水を利用するものに限定されず、オゾンを気体のまま使用するものでもよく、また、殺菌・滅菌・洗浄以外に脱臭や漂白のためにオゾンを使用するものでもよい。

また、第１の実施形態において、第３パージ弁を省略して、オゾンシステムの運転停止時にバッファタンク内に残留する高濃度酸素の一部のみを加熱するようにしてもよい。

オゾンシステムの運転を停止する際に、オゾン分解装置のヒータを所定時間だけ継続して運転するようにしてもよい。

各吸着筒を、吸着剤が充填された吸着本筒と、その吸着本筒の上流に設けられ吸湿剤が充填された吸湿筒とに、分割してもよい。

図１は、本発明に係る一実施形態によるオゾンシステムの概略構成図である。 図２は、本実施形態の酸素濃縮装置の概略構成図である。 図３は、第２の実施形態のオゾンシステムの概略構成図である。 図４は、第２の実施形態の酸素濃縮装置の概略構成図である。 図５は、第１および第２の実施形態に係る吸着筒パージ方法による効果を説明するためのグラフである。 図６は、従来のオゾンシステムの概略構成図である。 図７は、従来の酸素濃縮装置の概略構成図である。

符号の説明

１，５１ オゾンシステム
２ コンプレッサ
４ ＳＰＡ本体
５ バッファタンク
６ 酸素濃縮装置
７ オゾン発生装置
８ オゾン利用装置
９ オゾン分解触媒
１０ オゾン分解装置
１２，５２ パージガス取出し管
１３ パージガス加熱器
１４ パージガス戻し管
２４ 吸着筒
３６ 窒素吸着剤

Claims (6)

1. コンプレッサからの圧縮空気を窒素吸着剤が充填された吸着筒に供給して高濃度酸素を製造し該高濃度酸素をバッファタンクに貯蔵する酸素濃縮装置と、その酸素濃縮装置から供給される高濃度酸素よりオゾンを製造するオゾン発生装置と、そのオゾン発生装置から供給されるオゾンを利用するオゾン利用装置と、そのオゾン利用装置から排出されるオゾンをオゾン分解触媒により分解するオゾン分解装置とでオゾンシステムが構成され、
   上記オゾンシステムの運転を停止する際に、上記酸素濃縮装置の上記吸着筒内に残存する水分を除去すべく、上記バッファタンクに貯蔵した高濃度酸素あるいは上記コンプレッサからの圧縮空気をパージガスとして上記吸着筒に流すオゾンシステムの吸着筒パージ方法において、
   上記パージガスを、上記オゾン分解装置の廃熱を用いて加熱した後、上記吸着筒に流すことを特徴とするオゾンシステムの吸着筒パージ方法。
2. 上記オゾン分解装置が、上記オゾン分解触媒を加熱するためのヒータを有し、
   上記パージガスの加熱を、上記パージガスを上記酸素濃縮装置から上記オゾン分解装置に送り、その送られたパージガスを上記ヒータが停止した後の上記オゾン分解触媒の余熱で加熱し、その加熱されたパージガスを上記酸素濃縮装置に戻して行う請求項１記載のオゾンシステムの吸着筒パージ方法。
3. 上記オゾン分解装置で加熱されるパージガスが、上記コンプレッサで圧縮された圧縮空気からなり、
   上記オゾンシステムの運転を停止する際に、上記コンプレッサを所定時間だけ継続して運転する請求項１または２記載のオゾンシステムの吸着筒パージ方法。
4. コンプレッサからの圧縮空気を窒素吸着剤が充填された吸着筒に供給して高濃度酸素を製造し該高濃度酸素をバッファタンクに貯蔵する酸素濃縮装置と、その酸素濃縮装置から供給される高濃度酸素よりオゾンを製造するオゾン発生装置と、そのオゾン発生装置から供給されるオゾンを利用するオゾン利用装置と、そのオゾン利用装置から排出されるオゾンをオゾン分解触媒により分解するオゾン分解装置とを備え、
   運転を停止する際に、上記酸素濃縮装置の吸着筒内に残存する水分を除去すべく、上記バッファタンクに貯蔵した高濃度酸素あるいは上記コンプレッサからの圧縮空気をパージガスとして上記吸着筒に流すオゾンシステムにおいて、
   上記酸素濃縮装置から上記オゾン分解装置にパージガスを送るためのパージガス取出し管と、そのパージガス取出し管で送られたパージガスを上記オゾン分解装置の廃熱を用いて加熱するパージガス加熱器と、そのパージガス加熱器で加熱されたパージガスを上記酸素濃縮装置に戻すためのパージガス戻し管とを備えたことを特徴とするオゾンシステム。
5. 上記オゾン分解装置が、上記オゾン分解触媒を加熱するためのヒータを有し、
   上記パージガス加熱器が、上記オゾン分解触媒に取り付けられ、そのオゾン分解触媒の熱で上記パージガスを加熱する請求項４記載のオゾンシステム。
6. 上記運転を停止する際に上記コンプレッサを所定時間だけ継続して運転するためのコントローラを備え、
   上記パージガス取出し管が、上記コンプレッサと上記オゾン分解装置とを繋ぐ請求項４または５記載のオゾンシステム。

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