JP3980091B2 - オゾン貯蔵装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力を用いてオゾンを製造貯蔵し、貯蔵したオゾンを必要に応じて一定の割合でかつ連続的にオゾン消費物体に供給できるオゾン貯蔵方法およびオゾン貯蔵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２８は、例えば特開昭５２−３５９５号公報に示された従来のオゾン貯蔵装置である間欠オゾン供給装置を示す構成図である。このオゾン貯蔵装置はオゾンを一次的に貯蔵する装置である。図において１は酸素供給源２より供給された酸素含有ガス中で放電を行いオゾン化酸素を発生させるオゾン発生機、３は循環ブロアであり、酸素供給源２より供給された酸素含有ガス（以下、酸素と記載する。）を循環路Ｌ１を通してオゾン発生機１及び生成したオゾン化酸素を一時的に貯留する吸脱着塔４間に循環させる。
【０００３】
５は吸脱着塔４に循環路Ｌ２を通して循環させる冷凍ガスを発生させる冷凍機である冷熱源、６は吸脱着塔４に循環路Ｌ３を通して循環させる加熱剤を発生させる加熱源、７は水流エジェクタであり、この水流エジェクタ７は吸脱着塔４に一時的に貯留されたオゾン化酸素よりオゾンを減圧吸引して取り出（脱着）し、水中に分散して溶解し、オゾン含有水として図示しないオゾン消費物体へ送る。
【０００４】
８−１，８−２は循環配管Ｌ２を介して冷熱源５の上流側と下流側に設けられ、吸脱着塔４への冷凍ガスの供給制御を行う切り換え弁、８−３は吸脱着塔４の吐出側と循環ブロア３の吸入側間に循環配管Ｌ１を介して設けられた切り換え弁、８−４はオゾン発生機１の吐出側と吸脱着塔４の吸入側に循環路Ｌ１を介して設けられた切り換え弁、８−５，８−７は循環配管Ｌ３を介して加熱源５の上流側と下流側に設けられ、吸脱着塔４へ加熱剤の供給制御を行う切り換え弁である。
【０００５】
吸脱着塔４は二重筒になっており、そのうち内筒には吸着剤が充填され、外筒には熱媒体が充填されている。また、吸着剤は一般にシリカゲルが使用され、熱媒体はエチレングリコールやアルコール類が使用される。なお、循環ブロア３、オゾン発生機１、吸脱着塔４を順に環路Ｌ１で結び一つのオゾン循環系を構成している。
【０００６】
次に従来装置の動作について説明する。動作にはオゾンの吸着動作及びオゾンの脱着動作の二動作がある。
最初に吸着動作について説明する。オゾン循環系内が常時一定の圧力になるように酸素供給源２より酸素を供給する。この時の圧力は通常１．５ｋｇ／ｃｍ２に維持されている。切り換え弁８−３と８−４が開いた状態で、循環ブロア３によりオゾン循環系内に酸素を供給させると、オゾン発生機１の放電空隙中を酸素が通過する間に無声放電により、酸素の一部がオゾンに変換されてオゾン化酸素になり、このオゾン化酸素は吸脱着塔４へ搬送される。
【０００７】
この時、吸脱着塔４内には開かれた切り換え弁８−１，８−２を通して冷熱源５より冷凍ガスが供給される。従って、吸着剤の温度は冷凍ガスにより−３０℃以下に冷却されている。そして吸脱着塔４内の吸着剤は、オゾン化酸素よりオゾンを選択的に吸着して残りの酸素は切り換え弁８−３を介して循環ブロア３に返送される。そして、オゾンとして消費された分の酸素は酸素供給源２より補充される。
【０００８】
吸着剤のオゾン吸着量は、吸着剤の温度により大きく変化する。即ちオゾン吸着量は吸着剤の温度を低下させると増加し、逆に温度が上昇するとオゾンの吸着量は減少する。従って、オゾンを吸着するときは吸着剤を冷却し、オゾンを脱着するときは吸着剤の温度を上昇させる。
【０００９】
オゾンが吸着剤にオゾン飽和吸着量近くまで吸着すると次に脱着動作へ移行する。脱着動作ではオゾン発生機１、循環ブロア３、冷熱源５が稼動を停止し、切り換え弁８−１、８−２、８−３、８−４が閉じる。その後、加熱源６、水流エジェクタ７が稼動を始めると共に、切り換え弁８−５、８−７が開く。切り換え弁８−５、８−７の開放により、加熱源６より加熱剤が吸脱着塔４に送り込まれる。この結果、吸着剤に吸着されていたオゾンが脱着し易いように、吸脱着塔４内の温度が上昇する。
【００１０】
そして切り換え弁８−６が開放されると、吸着剤に吸着していたオゾンは水流エジェクタ７内に一気に減圧吸引され、そこで水中に分散して溶解し、オゾン含有水としてオゾン消費物体に送られる。オゾンを減圧吸引すると吸脱着塔４内の到達圧力は約０．１３ａｔｍ（１．３×１０ ^−６ Ｐａ）となる。このように脱着期間が終了すると、再び初期の吸着動作へと移行して連続的に運転が繰り返される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の間欠オゾン供給装置は以上のように構成されているので、脱着時においてオゾンを水に分散して溶解し、オゾン含有水としてオゾン消費物体に供給すると、オゾンの水中での寿命が短いため供給途中でオゾンが消滅する。そのため、オゾン消費物体に対してオゾンを一定の割合で連続的に供給することができない。また、オゾンの使用箇所では水中に分散し溶解したオゾンを取り出すようにしているため、オゾンの水中での寿命を考えると、オゾンの利用範囲が水処理方法に限定されてしまうなど問題点があった。
【００１２】
また、吸着時において、オゾンを効率的に吸着剤に吸着させようとすると、オゾン化酸素中のオゾン分圧を高める必要があるが、このようにすると、オゾン発生装置でのオゾン生成効率が下がるため、オゾンを効率良く貯蔵することができないなどの問題点があった。
【００１３】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、電力を用いて生成したオゾンを効率的に貯蔵するとともに、貯蔵したオゾンをオゾン消費物体に安定して供給できるオゾン貯蔵方法を得ることを目的とする。
【００１４】
また、この発明は以下のようなオゾン貯蔵装置を得ることを目的とする。
（１）オゾンの原料となる液体酸素が有する冷熱を有効利用することができるオゾン貯蔵装置を得ることを目的とする。
【００１５】
（２）オゾンを吸着貯蔵する際に、吸脱着装置を冷却するのに必要な電力を低減できるオゾン貯蔵装置を得ることを目的とする。
【００１６】
（３）オゾンを生成する際に用いる電力量を低減化することができるとともに、オゾンを貯蔵する吸脱着装置を小さくできるオゾン貯蔵装置を得ることを目的とする。
【００１７】
（４）オゾン消費物体に一定濃度のオゾンを含んだオゾン含有ガスを一定量安定して供給することができるオゾン貯蔵装置を得ることを目的とする。
【００１８】
（５）吸脱着搭に充填されている吸着剤を効率的に冷却できるオゾン貯蔵装置を得ることを目的とする。
【００１９】
（６）オゾン貯蔵時に不具合が発生した際に、安全かつ速やかに貯蔵しているオゾンを処理することができるオゾン貯蔵装置を得ることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るオゾン貯蔵方法は、酸素含有ガスからオゾン化酸素を生成するオゾン発生手段と、このオゾン発生手段により生成されたオゾン化酸素からオゾンを選択して吸着剤に吸着させ、且つ、この吸着剤よりオゾンを脱着させる吸脱着手段と、この吸脱着手段よりオゾン吸着後の酸素含有ガスを前記オゾン発生手段に戻す循環路を備えたオゾン貯蔵装置であって、前記吸脱着手段で吸着貯蔵したオゾンを減圧吸引するオゾン放出手段と、オゾン消費物体に供給するオゾン含有ガス中のオゾン濃度を測定するオゾン濃度計と、前記オゾン濃度計からの信号を受けて前記オゾン放出手段を制御するガス量制御装置とを備え、吸脱着手段とオゾン発生手段との間で酸素を循環させる循環路に、前記オゾン発生手段をバイパスして前記酸素の一部を吸脱着手段に循環されるパイパス配管を設けるとともに、このパイパス配管に流れる酸素を冷却する冷却手段を前記パイパス配管途中に設けたものである。
【００２３】
請求項２の発明に係るオゾン貯蔵方法は、オゾン放出手段は、オゾン濃度計によりオゾン取り出し量が調整されるオゾン流量調整装置と、このオゾン流量調整装置を通して吸脱着手段によりオゾンを減圧吸引するオゾン吸引ポンプと、減圧吸引したオゾンと混合する媒体ガスを供姶する媒体ガス製造機と、オゾンと媒体ガスを混合してオゾン消費物体に供給するオゾン含有ガスを製造するガス混合器を備えたことを特徴とする。
【００２４】
請求項３の発明に係るオゾン貯蔵装置は、オゾン放出手段は、オゾン濃度計によりオゾン取り出し量が調整されるオゾン流量調整装置と、圧縮された媒体ガスを製造する圧縮媒体ガス製造装置と、前記圧縮媒体ガス製造装置で作られた圧縮された媒体ガスを導入し吸脱着手段に貯留されたオゾンを前記オゾン流量調整装置を通して減圧吸引するガスエジェクタと、前記ガスエジェクタに供給される圧縮ガス流量を制御する流量調整装置と、前記ガスエジェクタに供給されなかった圧縮ガスが流れるパイパス配管とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
請求項４の発明に係るオゾン貯蔵装置は、オゾン放出手段に、吸脱着手段に酸素を供給するための酸素導入装置と、前記酸素導入装置から吸脱着手段に供給される酸素ガス量を制御する酸素ガス流量制御装置とを付加したことを特徴とする。
【００２６】
請求項５の発明に係るオゾン貯蔵装置は、導入した空気を液化分離して液体酸素と液体窒素を製造し、この液体酸素を気化して酸素ガスをオゾン発生手段に供給するとともに、この液体窒素を気化して窒素ガスを媒体ガスとしてオゾン放出手段に供給する深冷分離装置を備えたことを特徴とする。
【００２７】
請求項６の発明に係るオゾン貯蔵装置は、オゾン発生手段から放出されたオゾン化酸素が有する温熱と吸脱着手段から放出され循環路に送られた酸素含有ガスが有する冷熱を交換する熱交換器を備えたことを特徴とする。
【００２９】
請求項７の発明に係るオゾン貯蔵装置は、複数の吸脱着手段を複数基配列する共に、前記各隣接する吸脱着手段のオゾン化酸素の出側と入り側を切り換え弁を設けた配管で直列接続する配管を設けると共に、その前記配管上に設けられた切り換え弁を制御するコントローラを備えたことを特徴とする。
【００３０】
請求項８の発明に係るオゾン貯蔵装置は、圧縮ガスを常時貯蔵しておくガス貯蔵タンクと、前記ガス貯蔵タンクと吸脱着手段の間に配設された配管の途中に設けた非通電時開放型の第１の電磁弁と、オゾン含有ガス中のオゾンを分解するオゾン分解手段と、前記オゾン分解手段と前記吸脱着手段の間に配設された配管の途中に設けた非通電時開放型の第２の電磁弁とを有し、装置の停電時に前記第１および第２の電磁弁の開放により、吸脱着手段に貯留されたオゾンを圧縮ガスで薄めてオゾン分解手段に強制放出することを特徴とする。
【００５３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施の形態を図について説明する。図１はこの発明の実施の形態１によるオゾン貯蔵装置を示す構成図であり、尚、図において図２８と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、１１は吸脱着塔４からオゾンを一定量ずつ取り出すオゾン放出手段であり、このオゾン放出手段１１は吸脱着塔４から放出されるオゾン量を制御するオゾンガス流量調節装置１２とオゾンガス流量調節装置１２を通して吸脱着塔４からオゾンを吸引するガス吸引ポンプ１３とから構成されている。
【００５４】
１４は一定濃度のオゾンを含んだオゾン含有ガスをオゾン消費物体１５に一定量ずつ供給制御するオゾン濃度制御手段であり、このオゾン濃度制御手段１４は、オゾン消費物体１５までオゾンを運ぶために用いる媒体ガスを作り出す媒体ガス製造機１６と媒体ガスと吸脱着塔４から取り出されたオゾンを混合してオゾン含有ガスを生成するガス混合器１７から構成される。
【００５５】
１８はガス混合器１７によって作られたオゾン含有ガス中のオゾン濃度を検出するオゾン濃度計、１９はオゾン濃度計１８からの制御信号を受けてオゾンガス流量調節装置１２およびガス吸引ポンプ１３に制御信号を送る制御装置である。２０は空気を深冷分離してオゾンの原料となる酸素を作り出し、オゾン発生機１に供給する深冷分離装置である。
【００５６】
次に実施の形態１の動作について説明する。この動作にはオゾンを吸着する動作およびオゾンを脱着する動作の二動作がある。
先ず、オゾンを吸着する動作について説明する。空気が深冷分離装置２０に供給されると液化されて液体酸素や液体窒素などが分離されて生成される。生成された液体酸素は再度気化された酸素となり、循環系内の圧力が常時一定になるように供給される。この時の循環系内の圧力は通常１．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ２ に維持されている。
【００５７】
切り換え弁８−３と８−４が開いた状態で、循環ブロア３により循環系内に酸素を流通させると、酸素がオゾン発生機１の放電空隙中を通過する間に無声放電により酸素の一部がオゾンに変換されてオゾン化酸素になり、このオゾン化酸素は吸脱着塔４へ搬送される。吸脱着塔４内の吸着剤は、オゾン化酸素よりオゾンを選択的に吸着し、残った酸素は切り換え弁８−３を介して循環ブロア３に返送される。
【００５８】
なお、オゾンとして消費された分の酸素は、深冷分離装置２０によって作られた液体酸素を気化させた酸素により循環系内に補充される。この時、吸着剤は冷却するほどオゾンの吸着容量が増えるという性質を有することから、通常冷却温度は冷熱源５により−４０℃以下にされている。また吸着剤には、オゾンと接触したときの分解率が低いものを選ぶことが望ましく、シリカゲル、活性アルミナやフルオロカーボンを含浸させた多孔質材料などが挙げられる。
【００５９】
吸脱着塔４の吸着剤がオゾン飽和吸着量近くまで吸着すると次に脱着動作へ移行する。脱着動作ではオゾン発生機１、循環ブロア３、冷熱源５が稼動を停止し、切り換え弁８−１、８−２、８−３、８−４が閉じる。その後、ガス吸引ポンプ１３が稼働し始めると共に、オゾンガス流量調節装置１２が徐々に開き、吸着剤よりオゾンがガス混合器１７に吸引される。それに合わせるように、ガス混合器１７には媒体ガス製造機１６から媒体ガスが供給され、ガス混合器１７内でオゾンと媒体ガスが混合されてオゾン含有ガスとしてオゾン消費物体１５に送られる。また、吸脱着塔４から設定された濃度のオゾンが漏れ出した時に、脱着動作に移るようにしても良い。
【００６０】
次に、オゾン放出手段１１とオゾン濃度制御手段１３によるオゾン脱着方法について説明する。ガス混合器１７から放出されたオゾン含有ガス中のオゾン濃度がオゾン濃度計１８によって計測され、制御装置１９に制御信号が送られる。放出されたオゾン含有ガス中のオゾン濃度が設定オゾン濃度よりも高い場合は、制御装置１９よりオゾンガス流量調節装置１２に制御信号が送られて、オゾンガス流量調節装置１２が少し閉じられると共に、ガス吸引ポンプ１３にも制御信号が送られ、吸脱着塔４からオゾンを引き抜く力が弱められることによって、吸脱着塔４からのオゾンの放出量が減少し、オゾン含有ガス中のオゾン濃度が低くなる。
【００６１】
一方、放出されたオゾン含有ガス中のオゾン濃度が設定オゾン濃度よりも低い場合は、制御装置１９よりオゾンガス流量調節装置１２に制御信号が送られて、オゾンガス流量調節装置１２が少し開かれると共に、ガス吸引ポンプ１３にも制御信号が送られ、吸脱着塔４からオゾンを引き抜く力が強められることによって、吸脱着塔４からのオゾンの放出量が増加し、オゾン含有ガス中のオゾン濃度が高くなる。
【００６２】
この時、制御装置１９はガス混合器１７へのオゾンの流入量の変化に合わせて、媒体ガス製造機１６に制御信号を送り、オゾン消費物体１５に供給するオゾン含有ガスの流量を設定流量に合わせている。これにより、一定濃度のオゾンを含んだオゾン含有ガスをオゾン消費物体１５に一定量ずつ供給することができるようになる。更に、オゾンを貯蔵する際に用いるエネルギーを低減できると共に、安定的なオゾン処理を行うことができる効果がある。
【００６３】
深冷分離装置２０は空気よりオゾンの原料となる酸素を液化させて作るために、循環経路内への窒素の混入を防ぐことができる。従って、酸素純度を高く保つことができる。また、オゾン発生機１において窒素酸化物が生成されず、吸着剤に窒素酸化物が吸着してオゾンの吸着効率が低下すること防止することができる。
【００６４】
参考例１．
次に、オゾン吸着後に吸脱着塔４から放出されるオゾン濃度を、吸脱着塔４内の温度が設定温度に達するまで常に所定濃度以下に維持するようにして、吸脱着塔４内の温度を段階的に下げながらオゾンを吸着貯蔵するという本参考例によるオゾン貯蔵方法について説明する。
【００６５】
図２はオゾン吸着量と吸着剤（シリカゲル）の冷却温度の関係を示したものである。このように吸着剤の冷却温度を下げるほど、オゾン吸着量は指数関数的に増加していくことが認められる。これにより、オゾンを効率よく貯蔵するには、吸着剤の温度をできるだけ低下させることが重要であることがわかる。
【００６６】
しかし、吸着剤温度と冷却時間の関係は図３のように表され、吸着剤温度を更に下げて行こうとするほどを冷却に要する時間が増加し、吸着剤温度を低温にするほど大きな冷却能力を要する冷却器を装備する必要があることがわかる。
【００６７】
一方、ある温度における吸着破過曲線（吸脱着塔４出口のオゾン濃度と吸脱着塔４へのオゾン注入時間の関係）は図４のように示される。このように注入時間がある時間経過すると、オゾンが急激に吸脱着塔４から漏れ出し（吸着破過状態に達し）、オゾン発生機１で生成したオゾンは効率よく蓄えられない。この際、吸脱着塔４から漏れだしたオゾン化ガス中のオゾン濃度が注入オゾン濃度の５〜１０％になったとき、吸着破過時間に達したとする。
【００６８】
したがって、ある温度においてオゾン注入によって吸着破過が起きるまでの時間よりも、吸着剤がある温度に冷却されるまでの時間を短くする。すなわち、設定温度に達するまで吸着破過が起きないように吸着剤を冷却して、オゾンを貯蔵することにより、生成したオゾンを効率よく蓄えることができる。これにより、高性能の冷却能力を有する冷却器を装備する必要がなく、しかも吸着破過が起こる前に吸脱着塔４内の吸着剤を冷却できる冷却能力を有する冷却器を装備するだけでよいため冷却器にかかる設備費用を低減できるという効果がある。
【００６９】
また、上記実施の形態１では、オゾン吸着時には吸脱着塔４の床部からオゾン化酸素を導入し、かつオゾン脱着時にも吸脱着塔４の床部からオゾンを取り出す場合について示したが、参考例としては、吸脱着塔４内の吸着剤が完全に吸着平衡状態になっている場合を除いて、吸着時にオゾン化酸素を導入する位置と脱着時にオゾンを取り出す位置が天井部と床部といったように吸脱着塔の中央に対して対称となるようにすることが望ましい。
【００７０】
これはオゾン化酸素が導入される付近の吸着剤には、オゾンが充分に吸着されているが、ガス入り口から離れた位置にある吸着剤ほどオゾンの吸着率が悪くなる。したがって、脱着時にガス入り口から離れた位置からオゾンを取り出すことにより、オゾンがあまり吸着されていない吸着剤からの脱着が最初に起こるために、オゾンの取り出し量が抑えられて、脱着開始時にオゾンが急激に取り出されることを防ぐことができる。
【００７１】
なお、上記実施の形態１では、ガス混合器１７から放出されたオゾン含有ガス中のオゾン濃度を計測し、制御装置１９を用いて一定濃度のオゾンを含んだオゾン含有ガスをオゾン消費物体１５に一定量ずつ供給する場合について示したが、参考例としては、オゾンガス流量調節装置１２、ガス吸引ポンプ１３および媒体ガス製造機１６をタイマ（図示しない）によって駆動するようにし、一定濃度のオゾンを含んだオゾン含有ガスをオゾン消費物体１５に一定量ずつ供給するようにしても良く、この場合、オゾン含有ガス中のオゾン濃度の制御精度は若干悪くなるが、機器構成が簡単になり、設備費用を低減することができる効果がある。
【００７２】
また、上記実施の形態１では、吸脱着塔４が一塔である場合について示したが、参考例としては、吸脱着塔４は複数塔備えるようにした方が望ましく、ある吸脱着塔４からのオゾンの脱着量が低下してきた際に、他の吸脱着塔４のオゾンガス流量調節装置１２を開けて、複数の吸脱着塔４から脱着されるオゾンを混合して、ガス混合器１７に供給することにより、一定濃度のオゾンを含んだオゾン含有ガスがオゾン消費物体１５に一定量ずつ供給することが容易となる。
【００７３】
更に、上記実施の形態１では、吸脱着塔４には冷熱源５のみが装備し、脱着時には冷熱源５を停止してオゾンを脱着容易させる場合について示した。しかし、参考例としては、吸脱着塔４に冷熱源５と加熱源を備えるようにし、吸脱着塔４内の温度を制御するようにしてオゾンを脱着容易にさせるようにしても良い。これにより、吸脱着塔４から取り出されるオゾンの量をさらに高精度に制御してオゾン消費物体１５に供給することができる。
【００７４】
更に、また、実施の形態１では、吸脱着塔４から取り出されたオゾンがオゾンガス流量調節装置１２、ガス吸引ポンプ１３を通過して媒体ガスに混合されてオゾン消費物体１５に供給される場合について説明した。しかし、参考例としては、吸脱着塔４とオゾンガス流量調節装置１２との間にオゾン緩衝装置を設けるようにし、吸脱着塔４から取り出されたオゾンを一旦オゾン緩衝装置に保持するようにして、脱着初期にオゾンが大量に放出されることを防止しても良い。これにより、吸脱着塔４から取り出されるオゾンの量をさらに高精度に制御できるようになり、オゾン消費物体１５に供給するオゾン含有ガス中のオゾン濃度を高精度に制御できる効果がある。この際、オゾン緩衝装置には、シリカゲルなどの吸着剤が充填された充填塔を用いるようにしても良く、また、所定の容積の空間を有するオゾン充填用のタンクを用いるようしても良い。
【００７５】
実施の形態２．
実施の形態１では、オゾン放出手段１１のガス吸引ポンプ１３より吸引されて脱着されたオゾンに、オゾン濃度制御手段１４の媒体ガス製造機１６で製造された媒体ガスを混合してオゾン含有ガスを生成し、オゾン消費物体１５に一定量ずつ供給する構成を示した。
【００７６】
これに対して本実施の形態は、図５に示すように、吸脱着塔４から放出されるオゾン量を制御するオゾンガス流量調節装置１２と、吸脱着塔４内を減圧状態にして吸脱着塔４からオゾンをオゾンガス流量調節装置１２を介して脱着させるガスエジェクタ２１と、ガスエジェクタ２１と並行で、且つ、ガスエジェクタ２１の出入口をつなぐバイパス配管２２と、ガスエジェクタ２１を駆動させる圧縮媒体ガスを作り出す圧縮ガス製造機２３と、圧縮ガス製造機２３よりガスエジェクタ２１とバイパス配管２２に流す圧縮媒体ガスの流量比を調節する二方向流量調節弁２４と、ガスエジェクタ２１により混合され作られるオゾン含有ガス中のオゾン濃度を測定するオゾン濃度計１８と、オゾン濃度計１８によるオゾン含有ガス中のオゾン濃度測定結果に基づいてオゾンガス流量調節装置１２、圧縮ガス製造機２３および二方向流量調節弁２４に制御信号を送る制御装置１９から構成する。従って、本実施の形態ではガス吸引ポンプ１３が不要となる。
【００７７】
次に、本実施形態の動作について説明する。
ガスエジェクタ２１により放出されたオゾン含有ガス中のオゾン濃度がオゾン濃度計１８によって計測され、制御装置１９に制御信号が送られる。このときにオゾン含有ガス中のオゾン濃度が設定オゾン濃度よりも高い場合は、制御装置１９よりオゾンガス流量調節装置１２に制御信号が送られて、オゾンガス流量調節装置１２が少し閉じられると共に、二方向流量調節弁２４にも制御信号が送られる。
【００７８】
その結果、圧縮媒体ガスはバイパス配管２２を通ってガスエジェクタ２１をバイパスするため、ガスエジェクタ２１に供給される圧縮媒体ガスの流量が少なくなり、ガスエジェクタ２１のノズルを通過する圧縮媒体ガスの流速が遅くなって吸脱着塔４内の圧力が高くなり、脱着されるオゾン量が減少し、ガスエジェクタ２１より放出されるオゾン含有ガス中のオゾン濃度が低くなる。
【００７９】
一方、ガスエジェクタ２１より放出されるオゾン含有ガス中のオゾン濃度が設定オゾン濃度よりも低い場合は、制御装置１９よりオゾンガス流量調節装置１２に制御信号が送られ、オゾンガス流量調節弁１２が少し開かれると共に、二方向流量調節弁２４にも制御信号を送ってガスエジェクタ２１に供給される圧縮媒体ガスの流量が多くする。
【００８０】
これら弁の制御により、ガスエジェクタ２１のノズルを通過する圧縮媒体ガスの流速が速くなり、吸脱着塔４内の圧力が低くなることによって取り出されるオゾン量が増加し、オゾン含有ガス中のオゾン濃度が高くなる。この時、制御装置１９はオゾン含有ガスのガスエジェクタ２１への流入量の変化に合わせて圧縮ガス製造機２３に制御信号を送り圧縮媒体ガスの流量を調節し、オゾン消費物体１５に供給するオゾン含有ガスの流量を設定流量に合わせている。
【００８１】
これにより、実施の形態１におけるガス混合器１７とガス吸引ポンプ１３をガスエジェクタ２１で代用できるために、装置の構成を簡易化できると共に、脱着時に必要なエネルギーを低減することができると共に、吸脱着装置をコンパクト化できる効果がある。
【００８２】
上記実施の形態では、ガスエジェクタ２１から放出されたオゾン含有ガス中のオゾン濃度を計測し、この計測結果より制御装置１９は一定濃度のオゾンを含んだオゾン含有ガスをオゾン消費物体１５に一定量ずつ供給する制御方法について示した。しかし、制御装置１９によらず、オゾンガス流量調節装置１２、圧縮ガス製造機２３および二方向流量調節弁２４をタイマ（図示しない）によって駆動するようにし、一定濃度のオゾンを含んだオゾン含有ガスをオゾン消費物体１５に一定量ずつ供給するようにしても良い。この場合、オゾン含有ガス中のオゾン濃度の制御精度は若干悪くなるが、機器構成が簡単になり、設備費用を低減することができる。
【００８３】
また、本実施の形態では、二方向流量調節弁２４を用いて、ガスエジェクタ２１とバイパス配管２２に流れる圧縮媒体ガスの流量比を調節するものを示した。しかし、装置機器が増えて設備費用が増大すると共に、制御方法が難しくなる等の課題があるが、ガスエジェクタ２１が取り付けられた配管およびバイパス配管２２にそれぞれ圧縮ガス流量制御装置を設けて、オゾン消費物体１５に供給するオゾン含有ガスの流量は一定に保ちながら、それぞれの配管に流れる圧縮ガスの流量を制御するようにしても同様のオゾン濃度制御効果が得られる。
【００８４】
参考例２．
実施の形態２では、圧縮ガス製造機２３で製造された圧縮媒体ガスを二方向流量調節弁２４の制御により、圧縮媒体ガスをガスエジェクタ２１或いはバイパス配管２２に送り出す比率を調整し、オゾン含有ガス中のオゾン濃度の調整を行っていた。
【００８５】
これに対して本参考例は、図６に示すように、ガスエジェクタ２１により混合され作られるオゾン含有ガス中のオゾン濃度を測定するオゾン濃度計１８と、吸脱着塔４から減圧吸引されるオゾンの流量を調節するオゾンガス流量調節装置１２と、オゾン濃度計１８からの制御信号受けてオゾンガス流量調節装置１２およびガスエジェクタ２１内のノズル径を変化させる制御装置１９を設けてバイパス配管２２、二方向流量調節弁２４を削除する。
【００８６】
次に、本参考例の動作について説明する。
まず、エジェクタ２１より放出されたオゾン含有ガス中のオゾン濃度がオゾン濃度計１８によって計測され、制御装置１９に制御信号が送られる。オゾン含有ガス中のオゾン濃度が設定オゾン濃度よりも高い場合は、制御装置１９よりオゾンガス流量調節装置１２とガスエジェクタ２１に制御信号が送られ、オゾンガス流量調節装置１２が少し閉じられると共に、ガスエジェクタ２１内部のノズル直径が大きくなりノズルを通過する圧縮ガスの流速を遅くなる。この結果、吸脱着塔４内の圧力が高くなることによって、取り出されるオゾン量が減少し、オゾン含有ガス中のオゾン濃度が低くなる。
【００８７】
一方、オゾン含有ガス中のオゾン濃度が設定オゾン濃度よりも低い場合は、制御装置１９よりオゾンガス流量調節装置１２とガスエジェクタ２１に制御信号が送られて、オゾンガス流量調節装置１２が少し開かれると共に、ガスエジェクタ２１にも制御信号が送られ、ガスエジェクタ２１内部のノズル径が小さくなり、ノズルを通過する圧縮ガスの流速を速くなって吸脱着塔４内の圧力が低くなる。そのため、取り出されるオゾン量が増加し、オゾン含有ガス中のオゾン濃度が高くなる。
【００８８】
この時、制御装置１９はオゾン化酸素のガスエジェクタ２１への流入量の変化に合わせて、圧縮ガス製造機２３に制御信号を送り、オゾン消費物体１５に供給するオゾン含有ガスの流量を設定流量に合わせている。
これにより、バイパス配管２２と二方向流量調節弁２４をなくすことができるために、部品点数が減り、装置構成を簡易化することができる。
【００８９】
なお、上記では、ガスエジェクタ２１から放出されたオゾン含有ガス中のオゾン濃度を計測し、制御装置１９を用いて一定濃度のオゾンを含んだオゾン含有ガスをオゾン消費物体１５に一定量ずつ供給する場合について示した。 しかし、オゾンガス流量調節装置１２、ガスエジェクタ２１および圧縮ガス製造機２３をタイマ（図示しない）によって駆動するようにし、一定濃度のオゾンを含んだオゾン含有ガスをオゾン消費物体１５に一定量ずつ供給するようにしても良い。この場合、オゾン含有ガス中のオゾン濃度の制御精度は若干悪くなるが、機器構成が簡単になり、設備費用をさらに低減することができる。
【００９０】
実施の形態３．
上記各実施の形態では深冷分離装置２０から作り出される液体酸素および液体窒素の放出する冷熱の有効利用に関しては特に考慮しなかったが、本実施の形態では冷熱をオゾン発生機１の冷却に用いる。
図７はこの発明の実施の形態３によるオゾン貯蔵装置を示す構成図であり、尚、図中、図１と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、２５は液体酸素または液体窒素が有する蒸発潜熱を取り出すガス冷却器である。ガス冷却装置２５は深冷分離装置２０により製造された液体酸素を気化して循環系路におくるガス冷却器２５−１、同じく深冷分離装置２０により製造された液体窒素を気化して圧縮媒体ガスとするガス冷却器２５−２、液体酸素および液体窒素が放出した冷熱によりオゾン発生機１を冷却する冷却器２５−３より構成されている。
【００９１】
次に本実施の形態の動作について説明する。この動作にはオゾンを吸着する動作およびオゾンを脱着する動作の二動作があるが、オゾンを脱着する動作に関しては、前述した実施の形態１と同じであるため、ここでは省略する。
オゾンの吸着動作を行うに際して、先ず、空気が深冷分離装置２０に供給され、空気は液化されて液体酸素や液体窒素などが製造される。製造された液体酸素はガス冷却器２５−１で気化され、循環系路内の圧力が常時一定になるように随時循環系路に供給される。このとき循環系路内の圧力は通常１．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ２ に維持されている。
【００９２】
一方、液体酸素と同時に生成された液体窒素はガス冷却器２５−２で気化されて、脱着時に使用される圧縮媒体ガスとして蓄えられる。冷却器２５−３は、液体酸素および液体窒素が放出した冷熱によって、オゾン発生機１の放電部を冷却する。このため、オゾン発生機１の熱媒体が冷却されてオゾン発生が効率良く、且つ、安定的に行われるようになる。なお、通常オゾン発生機１の放電部を冷却する熱媒体には、水、ブラインやエチレングリコールなどの不凍液体が使用される。
【００９３】
このようにして、循環経路内に酸素が供給されて、切り換え弁８−３と８−４が開いた状態で、循環ブロア３により循環系路内に酸素を流通させると、酸素はオゾン発生機１の放電空隙中を通過する間に無声放電により酸素の一部がオゾンに変換されてオゾン化酸素になり、このオゾン化酸素は吸脱着塔４へ搬送される。
【００９４】
吸脱着塔４内の吸着剤は、オゾン化酸素よりオゾンを選択的に吸着し、残りの酸素は切り換え弁８−３を介して循環ブロア３に返送される。なお、オゾンとして消費された分の酸素は深冷分離装置２０で作られた液体酸素がガス冷却器２５−１で気化されて補充される。この時、吸着剤は冷却するほどオゾンの吸着容量が増えるという性質を有することから、通常冷却温度は冷熱源５により−４０℃以下に保たれている。また吸着剤には、オゾンと接触したときの分解率が低いものを選ぶことが望ましく、シリカゲル、活性アルミナやフルオロカーボンを含浸させた多孔質材料などが挙げられる。
【００９５】
これにより、オゾン発生機１の放電部を冷却するために必要なエネルギーを低減することができ、吸着操作時において従来よりも省電力化を実現することができる。
【００９６】
また、実施の形態１で示したように、ガス冷却器２５−１で気化された酸素は、オゾン化酸素を作るための原料酸素として用いることができる一方、ガス冷却器２５−２で気化された窒素は、図８または図９に示す様に脱着動作が始まるまで一時的にガス貯蔵装置２６に加圧貯蔵される。そして加圧貯蔵された窒素は図８に示すようにガス流量計２７を介してオゾン消費物体１５にオゾンを運ぶために用いられる媒体ガスや、図９に示す様にガス流量計２７を介してガスエジェクタ２１を駆動させる圧縮媒体ガスとして用いることができる。従って、深冷分離装置２０で作った液体窒素を有効に利用することができる。
【００９７】
これにより、脱着時に使用する媒体ガスまたは圧縮媒体ガスを作り出す時に必要な動力を低減できると共に、媒体ガス製造機１６または圧縮ガス製造機２３を不要とすることが可能となり、設備コストを削減することができる。
【００９８】
参考例３．
実施の形態３では、深冷分離装置２０において製造された液体酸素および液体窒素がガス冷却器２５で気化されて、ガス冷却器２５で液体酸素が放出した冷熱によって、オゾン発生機１の放電部を冷却する熱媒体を冷却する例を示した。しかし、図１０に示したように、ガス冷却器２５で液体酸素および液体窒素が気化時に放出した冷熱を吸脱着塔４の冷却に要する冷熱の一部として用いるようにしても、吸脱着塔４を冷却するために必要なエネルギーを低減することができる。また、吸着操作時において冷熱源５である冷凍機の省電力化を実現することができる効果がある。
【００９９】
更に、吸着動作時において、冷熱源５である冷凍機が非常停止しても、液体酸素および液体窒素が有する冷熱によって吸脱着塔４が急速に温度上昇してオゾン脱着が促進され、吸脱着塔４内のオゾン濃度が高濃度になって吸脱着塔４が危険な状態になることを防ぎ、オゾンを安全に貯蔵しておくことができる効果がある。
【０１００】
実施の形態４．
上記各実施の形態では吸脱着塔４を冷却する冷熱源５を設けたが、本実施の形態に係るオゾン貯蔵装置は図１１に示すように、オゾン発生機１から放出されたオゾン化酸素が有する温熱と吸脱着塔４から放出された酸素含有ガスが有する冷熱を交換する熱交換器を備える。
【０１０１】
次に動作について説明する。この動作にはオゾンを吸着する動作およびオゾンを脱着する動作の二動作があるが、オゾンを脱着する動作に関しては、前述した実施の形態１と同じであるため、ここでは省略してオゾンを吸着する動作について説明する。酸素供給源２より循環系内が常時一定圧力になるように酸素を供給する。
【０１０２】
この時の圧力は通常１．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ２ に維持されている。切り換え弁８−３と８−４が開いた状態で、循環ブロア３により循環系内に酸素を流通させるとオゾン発生機１の放電空隙中を通過する間に無声放電により酸素の一部がオゾンに変換されてオゾン化酸素になる。オゾン化酸素は吸脱着塔４へ搬送されると、吸脱着塔４内の吸着剤はオゾン化酸素よりオゾンを選択的に吸着し、残りの酸素は切り換え弁８−３を介して循環ブロア３に返送される。なお、オゾンとして消費された酸素は酸素供給源２より補充される。
【０１０３】
オゾン発生機１から放出されるオゾン化酸素は放電空間を通過してくるために、オゾン発生機１の入り口に導かれた時と比較してガス温度が高くなり、一方、吸脱着塔４から放出された酸素は冷却されたシリカゲルなどの吸着剤中を通過してくるため、吸脱着塔４の入り口に導かれた時と比較してガス温度が低くなる。
【０１０４】
そこで、熱交換器２８においてこれらのガスが有する冷熱と温熱を熱交換する。これにより、吸脱着塔４にオゾンを吸着させる際に、オゾン化酸素から放出される温熱を少なくすることができと共に、酸素ガスが吸脱着塔４内の吸着剤から奪う冷熱を減らすことができる効果がある。また、吸脱着塔４を−４０℃以下に冷却するのに必要なエネルギーを低減化することができる効果がある。
【０１０５】
参考例４．
上記各実施の形態および上記参考例では循環系の圧力調整については特に考慮に入れなかったが、本参考例では循環系に圧力調節装置を設けて圧力調節を行う。図１２は本参考例によるオゾン貯蔵装置を示す構成図であり、図において、２９はオゾン発生機１と吸脱着塔４をつなぐ循環配管内の圧力を調節する圧力調節装置、３０は吸脱着塔４をつなぐ循環配管Ｌ１の上流側に設けられ吸脱着塔４から漏れ出てくるオゾンを検出するオゾン検出器、３１はオゾン検出器３０の制御信号を受けて圧力調節装置に制御信号を送るコントローラである。
【０１０６】
次に動作について説明する。この動作にはオゾンを吸着する動作およびオゾンを脱着する動作の二動作があるが、オゾンを脱着する動作に関しては、前述した実施の形態１と同じであるため、ここでは省略してオゾンを吸着する動作について説明する。酸素供給源２より圧力調節装置２９を介して、オゾン発生機１、循環ブロア３、吸脱着塔４を連結している循環配管Ｌ１内がある圧力になるように酸素を供給する。
【０１０７】
切り換え弁８−３と８−４が開いた状態で、循環ブロア３により循環配管Ｌ１内に酸素を流通させると、酸素がオゾン発生機１の放電空隙中を通過する間に、酸素は無声放電により一部はオゾンに変換されてオゾン化酸素になり、このオゾン化酸素は吸脱着塔４へ搬送される。吸脱着塔４内の吸着剤は、オゾン化酸素よりオゾンを選択的に吸着し、残りの酸素は切り換え弁８−３を介して循環ブロア３に返送される。なお、オゾンとして消費された分の酸素は酸素供給源２より補充される。
【０１０８】
吸脱着塔４内の吸着剤にオゾンがある程度吸着されてくると、吸着剤の吸着破過現象が起こりはじめ、オゾンが吸脱着塔４から漏れ出してくる。このようにしてオゾンが吸脱着塔４から漏れだしてくると、吸脱着塔４を連結している循環配管Ｌ１の上流側に設けられたオゾン検出器３０がオゾンの漏れを感知して、オゾン検出器３０からコントローラ３１に制御信号が送られる。
【０１０９】
コントローラ３１は圧力調節装置２９に制御信号を送り、循環配管Ｌ１内の圧力を高くする。この時、吸脱着塔４に供給されるオゾン化酸素中のオゾン分圧が絶えず上昇するように、循環配管Ｌ１内の圧力を高めていく。この動作を繰り返して、最終的な圧力に達するようにする。
【０１１０】
次に、オゾンを吸着貯蔵する際の吸脱着塔４内の圧力の影響についての実験例を図１３、１４を用いて説明する。
図１３はオゾン吸着量と吸脱着塔４に送り込むオゾン化酸素の圧力の関係を示す図である。図１３に示す関係から、オゾン化酸素の圧力が大きくなるに連れてオゾン吸着量は増大することが認められた。一方、図１４はオゾン発生効率と原料酸素の供給圧力の関係を示した図である。図１４に示す関係から、原料酸素の供給圧力が上昇するにつれて、オゾンの発生効率が低下することが認められた。
【０１１１】
従って、循環配管Ｌ１内の圧力を上げると、吸着剤にオゾンを効率的に貯蔵することができるが、オゾンを生成するのに必要な電力量が増大することがわかる。即ち、図１５のオゾン生成消費電力の時間変化に示したように、最終的なオゾン吸着量は同じとなるが、吸着開始時から目標圧力に設定して吸着動作を行うよりも、吸着開始時から徐々に圧力を上昇させて吸着動作を行う方が、吸着操作時間帯にオゾン生成に要する電力量を低減化することができる。
【０１１２】
また、吸着動作を行う際の最終到達圧力は、吸脱着塔４内の圧力を高く設定しすぎると、酸素分圧も増加するため、吸着剤への酸素の吸着量が増加して、オゾン吸着量の増加率が鈍ってくるので、絶対圧力で４±２ｋｇ／ｃｍ２ 程度とするのが最も効率的である。
【０１１３】
したがって、吸脱着塔４に供給するオゾン化ガス中のオゾン分圧を段階的に高めるようにしてオゾンを貯蔵することにより、オゾン貯蔵時に要するエネルギーを低減できる効果がある。
【０１１４】
参考例５．
参考例４では、吸脱着塔４から漏れ出てくるオゾンをオゾン検出器３０で検出して、圧力調節装置２９でガス循環配管Ｌ１内の圧力を徐々に高めていく場合の例を示したが、図１６に示したように、圧力調節装置２９をタイマ３２で駆動するようにし、時間が経過するにつれて、循環経路内の圧力が徐々に上昇するようにしても同様の効果が得られる。
【０１１５】
また、圧力調節装置２９をあらかじめ用意したプログラムにしたがって圧力を上げていくように動作させても同様の効果が得られる。更に、この結果オゾン検出器３０やコントローラ３１をなくすことができ、設備費用を低減できる効果がある。
【０１１６】
参考例６．
上記参考例５では循環系の圧力を一定にするよう構成したが、本参考例では循環配管Ｌ１内に流れるガス流量を調節するようにした。図１７は本参考例に係るオゾン貯蔵装置を示す構成図であり、尚、図中、図１６と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、３３は循環配管Ｌ１内に流れるガス（酸素）流量を調節する流量制御装置である。
【０１１７】
次に本参考例の動作について説明する。この動作にはオゾンを吸着する動作およびオゾンを脱着する動作の二動作があるが、オゾンを脱着する動作に関しては、前述した実施の形態１と同じであるため、ここでは省略してオゾンを吸着する動作について説明する。酸素供給源２より循環配管Ｌ１内が常時一定圧力になるように酸素を供給する。
【０１１８】
この時の圧力は通常１．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ２ に維持されている。切り換え弁８−３と８−４が開いた状態で、循環ブロア３により循環配管Ｌ１内に酸素を流通させると、酸素はオゾン発生機１の放電空隙中を通過する間に無声放電により一部がオゾンに変換されてオゾン化酸素になり、このオゾン化酸素は吸脱着塔４へ搬送される。吸脱着塔４内の吸着剤は、オゾン化酸素よりオゾンを選択的に吸着し、残りの酸素は切り換え弁８−３を介して循環ブロア３に返送される。なお、オゾンとして消費された分の酸素は酸素供給源２より補充される。
【０１１９】
吸脱着塔４内の吸着剤にオゾンがある程度吸着されてくると、吸着剤の吸着破過現象が起こりはじめ、オゾンが吸脱着塔４から漏れ出してくる。このようにしてオゾンが吸脱着塔４から漏れだしてくると、オゾン検出器３０がオゾンの漏れを検出して、オゾン検出器３０から流量制御装置３３に制御信号を送り、循環配管Ｌ１内に流れるガス流量を少なくして、吸脱着塔４の入り口に到達するオゾン化酸素中のオゾン濃度を高めていくようにする。この時、吸脱着塔４に供給されるオゾン化酸素中のオゾン分圧が絶えず上昇するように、循環配管Ｌ１内の流量を徐々に少なくしていく。この動作を繰り返して、最終的なオゾン濃度に達するようにする。
【０１２０】
次に、オゾンを吸着貯蔵する際の吸脱着塔４に供給するオゾン化酸素中のオゾン濃度の影響について実験例を図１８、１９を用いて説明する。
図１８はオゾン吸着量と吸脱着塔４に送り込むオゾン化ガスのオゾン濃度の関係を示した図である。この図から、オゾン濃度が大きくなるに連れてオゾン吸着量は増大することが認められた。
【０１２１】
一方、図１９はオゾン発生効率と生成されるオゾン化酸素中のオゾン濃度の関係を示した図である。この図から、オゾン化酸素中のオゾン濃度を高めていくに連れて、オゾンの発生効率が低下することが認められた。したがって、吸脱着塔４入り口に達するオゾン化酸素中のオゾン濃度を上げると、吸着剤にオゾンを効率的に貯蔵することができるが、オゾンを生成するのに必要な電力量が増大することがわかる。
【０１２２】
すなわち、図２０のオゾン生成消費電力の時間変化に示したように、最終的なオゾン吸着量は同じとなるが、吸着開始時から目標オゾン濃度に設定して吸着動作を行うよりも、吸着開始時から徐々にオゾン濃度を上昇させて吸着動作を行う方が、吸着操作時間帯にオゾン生成に要する電力量を低減化することができる。
【０１２３】
したがって、吸脱着塔４に供給するオゾン化酸素中のオゾン分圧を段階的に高めるようにしてオゾンを貯蔵することにより、オゾン貯蔵時に要するエネルギーを低減できる効果がある。
【０１２４】
上記では、オゾン濃度を検出して、流量制御装置３３を用いて吸脱着塔４に供給されるオゾン濃度を徐々に上げていく場合の例を示したが、流量制御装置３３をタイマ（図示しない）で駆動するようにし、時間が経過するに連れて、循環配管Ｌ１内に流れるガス流量を徐々に減少するようにしても同様の効果が得られる。
【０１２５】
また、流量制御装置３３をあらかじめ用意したプログラムにしたがって、ガス流量を減少させていくように動作させても同様の効果が得られる。更に、タイマ（図示しない）の使用により、オゾン検出器３０をなくすことができ、設備費用を低減できる効果がある。
【０１２６】
参考例７．
参考例６では、吸脱着塔４から漏れ出てくるオゾンをオゾン検出器３０で検出し、流量制御装置３３で循環配管Ｌ１内に流れるガス流量を徐々に少なくしてオゾン濃度を高めていく場合の例を示した。しかし、図２１に示したように、吸脱着塔４から漏れ出てくるオゾンをオゾン検出器３０で感知してオゾン発生機１に供給される電力を増大させていく電力制御装置３４を設け、電力の増大と共にオゾン化酸素の発生を促進して吸脱着塔４に供給されるオゾン濃度を徐々に高めるようにしても同様の効果が得られる。
【０１２７】
本参考例では、オゾン濃度を感知して、電力制御装置３４を用いて吸脱着塔４に供給されるオゾン濃度を徐々に上げていく場合の例を示したが、電力制御装置３４をタイマ（図示しない）で駆動するようにし、時間が経過するにつれて、吸脱着塔４に供給されるオゾン化酸素中のオゾン濃度が徐々に増加するようにしても同様の効果が得られる。
【０１２８】
また、電力制御装置３４をあらかじめ用意したプログラムに従って増大させ、オゾン化酸素中のオゾン濃度を増加させていくように動作させても同様の効果が得られる。
【０１２９】
実施の形態５．
上記参考例４ないし７では、酸素供給源２は循環系に酸素を供給していたが、本実施の形態に係るオゾン貯蔵装置はオゾン脱着時に酸素の流量を調節しながら吸脱着塔４に酸素を供給する。図２２は本実施の形態に係るオゾン貯蔵装置を示す構成図である。尚、図中、図１２と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、３５は酸素流量制御装置であり、この酸素流量制御装置３５はオゾン脱着時において酸素供給源２より吸脱着塔４に供給される酸素の流量を調節する。
【０１３０】
次に本実施の形態の動作について説明する。この動作にはオゾンを吸着する動作およびオゾンを脱着する動作の二動作があるが、オゾンを吸着する動作に関しては、前述した実施の形態１と同じであるため、ここでは省略して吸脱着塔４の吸着剤がオゾン飽和吸着量近くまで吸着すると次に脱着動作へ移行する。脱着動作ではオゾン発生機１、循環ブロア３、冷熱源５が稼動を停止し、切り換え弁８−１、８−２、８−３、８−４が閉じる。
【０１３１】
その後、まず、ガス吸引ポンプ１３が稼働し始めると共に、オゾンガス流量調節装置１２が徐々に開き、オゾンがガス混合器１７に供給される。それに合わせるように、ガス混合器１７には媒体ガス製造機１６から媒体ガスも供給され、ガス混合器１７内でオゾンと混合されてオゾン含有ガスとして、オゾン消費物体１５に送られる。
【０１３２】
オゾンが吸脱着装置から十分に出てくる脱着初期には、ガス混合器１７から放出されたオゾン含有ガス中のオゾン濃度がオゾン濃度計１８によって計測され、制御装置１９に制御信号が送られる。オゾン濃度が設定オゾン濃度よりも高い場合は、制御装置１９よりオゾンガス流量調節装置１２に制御信号が送られて、オゾンガス流量調節装置１２が少し閉じられると共に、ガス吸引ポンプ１３にも制御信号が送られ、吸脱着塔４からオゾンを引き抜く力が弱められることによって、吸脱着塔４からのオゾンの放出量が減少し、オゾン含有ガス中のオゾン濃度が低くなる。
【０１３３】
一方、設定オゾン濃度よりも低い場合は、制御装置１９よりオゾンガス流量調節装置１２に制御信号が送られて、オゾンガス流量調節装置１２が少し開かれると共に、ガス吸引ポンプ１３にも制御信号が送られ、吸脱着塔４からオゾンを引き抜く力が強められることによって、吸脱着塔４からのオゾンの放出量が増加し、オゾン含有ガス中のオゾン濃度が高くなる。この時、制御装置１９はオゾンのガス混合器１７への流入量の変化に合わせて、媒体ガス製造機１６に制御信号を送り、オゾン消費物体１５に供給するオゾン含有ガスの流量を設定流量に合わせている。
これにより、一定濃度のオゾンを含んだオゾン含有ガスをオゾン消費物体１５に一定量ずつ供給することができるようになる。
【０１３４】
脱着後半となり、ガス吸引ポンプ１３によって吸脱着塔４から引き出されるオゾン量が少なくなると共に、ガス吸引ポンプ１３のガス吸引能力が最大に達すると、酸素流量制御装置３５が徐々に開きはじめ、酸素供給源２から吸脱着塔４に酸素が供給され始める。吸脱着塔４内に酸素が供給され始めるとガス置換現象が起こり、再び吸脱着塔４からのオゾンの脱着が活発となる。
【０１３５】
この時、オゾンの脱着量は酸素の流量によって制御することができる。すなわち、オゾン消費物体１５に供給するオゾン含有ガスの流量を一定とするために、媒体ガス製造機１６からガス混合器１７に送られる媒体ガスの流量を徐々に減少させていくとともに、吸脱着塔４に供給する酸素量を徐々に増大させていくことにより、一定濃度のオゾンを含んだオゾン含有ガスがオゾン消費物体１５に一定量ずつ供給し続けることができる。
【０１３６】
このように、吸脱着塔４内を負圧状態に保ちながら、酸素を吸脱着塔４に供給してオゾンを脱着させるようにしたことにより、吸脱着塔４に酸素を単に送り込むだけのガスパージ方式と比べると、使用する酸素量を低減化でき、吸脱着塔４から酸素が奪う冷熱をへらすことができると共に、酸素を吸脱着塔４に供給する際に必要な動力を低減化することができる効果がある。
【０１３７】
また、ガス吸引ポンプ１３でオゾンを取り出すだけのガス吸引方式と比べると、ガス吸引ポンプ１３を駆動するための動力を低減化することができるとともに、ガス吸引ポンプ１３の吸引能力を低下させることができてガス吸引ポンプ１３を小型化することができる効果がある。
【０１３８】
上記実施の形態では、オゾン消費物体１５に供給するオゾン含有ガス中のオゾン濃度を、オゾン濃度計１８によって検出して制御装置１９に制御信号を送り、制御装置１９がオゾンガス流量調節装置１２、ガス吸引ポンプ１３、媒体ガス製造機１６および酸素流量制御装置３５の動作を変更させるようにして、一定濃度のオゾンを含んだオゾン含有ガスをオゾン消費物体１５に一定量ずつ供給していく場合の例について示したが、オゾンガス流量調節装置１２、ガス吸引ポンプ１３、媒体ガス製造機１６および酸素流量制御装置３５を、予め設定したプログラムに従って動作させるようにしても同様の効果が得られる。
また、これにより、オゾン濃度計１８や制御装置１９をなくすことができ、設備費用を低減できる効果がある。
【０１３９】
また、本実施の形態では、オゾン消費物体１５に供給するオゾン含有ガス中のオゾン濃度を、オゾン濃度計１８によって検出して制御装置１９に制御信号を送り、制御装置１９がオゾンガス流量調節装置１２、ガス吸引ポンプ１３、媒体ガス製造機１６および酸素流量制御装置３５の動作を変更させるようにして、一定濃度のオゾンを含んだオゾン含有ガスがオゾン消費物体１５に一定量ずつ供給していく場合の例について示した。
【０１４０】
だが、オゾン放出手段を構成する吸引ポンプ１３を、図５に示すように吸脱着塔４から放出されるオゾン量を制御するオゾンガス流量調節装置１２と吸脱着塔４内を減圧状態にして吸脱着塔４からオゾンを脱着させるガスエジェクタ２１に代えて構成し、また、オゾン濃度制御手段を構成する媒体ガス製造機１６とガス混合器１７を、図５に示すようにガスエジェクタ２１と並行でかつガスエジェクタ２１の出入口をつなぐバイパス配管２２と、ガスエジェクタ２１を駆動させる圧縮媒体ガスを作り出す圧縮ガス製造機２３と、ガスエジェクタ２１とバイパス配管２２に流れる圧縮媒体ガスの流量比を調節する二方向流量調節弁２４に代えて構成することもできる。
【０１４１】
この結果、制御装置１９はオゾン濃度計１８からの制御信号を受けてオゾンガス流量調節装置１２、圧縮ガス製造機２３および二方向流量調節弁２４に制御信号を送ることで、実施の形態２と同様に一定濃度のオゾンを含んだオゾン含有ガスをオゾン消費物体１５に一定量ずつ供給することができる。
【０１４２】
また、酸素を吸脱着塔４に供給するようにするので、吸脱着塔内に充填された吸着剤に酸素以外の物体が吸着されることが防がれ、吸着剤の性能低下を防ぐことができ、吸着剤の寿命を延ばすことができる効果がある。
【０１４３】
実施の形態６．
実施の形態５では、脱着時に酸素供給源２より吸脱着塔４に酸素を供給する場合の例を示したが、図２３に示すように、酸素供給源２に代えて深冷分離装置２０で製造した液体酸素を気化させて作った冷却酸素を、脱着時に吸脱着塔４に供給するようにしても同様の効果が得られる。
【０１４４】
また、冷却された酸素を吸脱着塔４に供給するようにするので、吸脱着塔４から冷熱を奪うことが防げ、吸脱着塔４内が温度上昇することが防止され、再び吸着動作に移った時に吸脱着塔４を冷却するのに必要なエネルギーを低減化することができる効果がある。
【０１４５】
実施の形態７．
上記実施の形態６では深冷分離装置２０で空気より分離され冷却された酸素が吸脱着塔４に供給して吸脱着塔４内の温度上昇を防止した。本実施の形態では吸脱着塔４より再循環される酸素の一部を冷却して吸脱着塔４に供給する。
【０１４６】
図２４は本実施の形態によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。尚、図中、図２２と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、３６は循環ブロワ３の下流側におきてオゾン発生機１と並列に配管されたガス冷却用配管、３７は循環ブロワ３を通してオゾン発生機１に再循環される酸素の一部をガス冷却用配管３６を通して導入して冷却し、吸脱着塔４に供給する冷却装置、３８はガス冷却用配管３６内を流れる酸素の流量を調節する流量計である。
【０１４７】
次に本実施の形態の動作について説明する。この動作にはオゾンを吸着する動作およびオゾンを脱着する動作の二動作があるが、オゾンを脱着する動作に関しては、前述した実施の形態１と同じであるため、ここでは省略してオゾンを吸着する動作について説明する。
【０１４８】
酸素供給源２より循環系内が常時一定圧力になるように酸素を供給する。この時の圧力は通常１．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ２ に維持されている。切り換え弁８−３と８−４が開いた状態で、循環ブロア３により循環系内に酸素を流通させると、オゾン発生機１の放電空隙中を酸素が通過する間に無声放電により、酸素の一部がオゾンに変換されてオゾン化酸素になり、オゾン化酸素は吸脱着塔４へ搬送される。吸脱着塔４内の吸着剤は、オゾン化酸素よりオゾンを選択的に吸着し、残りの酸素は切り換え弁８−３、循環ブロア３を介して、循環配管Ｌ１と冷却用配管３６に分岐される合流地点に導かれる。なお、オゾンとして消費された分の酸素は酸素供給源２より補充される。
【０１４９】
分岐点では、流量計３８に設定された流量に合った流量の酸素が冷却用配管３６内に流れ込み、残された酸素は循環配管Ｌ１内を流れて、オゾン発生機１に返送される。冷却用配管３６に流れ込んだ酸素は、冷却装置３７によって十分冷却され吸脱着塔４の入り口付近の循環配管Ｌ１との合流地点に導かれる。
【０１５０】
その合流地点で、オゾン発生機１で作られたオゾン化酸素と冷却酸素が混合され、冷却されたオゾン化酸素として吸脱着塔４内に供給される。
この際、冷却されたオゾン化酸素は、吸脱着塔４内に充填された吸着剤を冷却し、その冷却された吸着剤にオゾン化酸素中のオゾンが吸着された後に余剰の酸素が吸脱着塔４から放出される。
【０１５１】
これにより、吸脱着塔４内に充填されている吸着剤を直接冷却でき、吸着剤を効率的に冷却できると共に、吸着操作時に吸脱着塔４を冷却するのに必要なエネルギーを低減化できる効果がある。
【０１５２】
上記実施の形態では、吸脱着塔４から放出された酸素をオゾン生成用と吸着剤冷却用に分離して、効率的に吸着操作を行っていく場合の例について示したが、循環配管Ｌ１中のオゾン発生機１の出口に冷却装置３５を設け、循環配管Ｌ１内に流れるガス全体を冷却するようにして、冷却されたオゾン化酸素を吸脱着塔４に供給するようにしても同様の効果が得られる。しかし、オゾン発生機１で昇温されたオゾン化酸素全てを冷却するだけのエネルギーが必要となり、上記実施の形態に示した一部のオゾン化酸素のみがオゾン発生機１で昇温される場合と比較すると、大きなエネルギーが必要となる。
【０１５３】
実施の形態８．
上記実施の形態１ないし７及び参考例１ないし７では吸脱着塔４が１基の場合のオゾン貯蔵装置について説明したが、本実施の形態では吸脱着塔４を３基直列に接続し、所定の吸脱着塔４から放出された酸素を次の吸脱着塔４に流れ込むようにしてその吸脱着塔４でオゾンを吸着させる。
【０１５４】
図２５は本実施の形態に係るオゾン貯蔵装置を示す構成図である。尚、図中、図２４と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、４−１〜４−３は第１ないし第３の吸脱着塔であり、各吸脱着塔４−１〜４−３の内筒の酸素入り側は切り換え弁４０−１〜４０−３を通して配管でオゾン発生機１の酸素出側につながれている。
【０１５５】
また各吸脱着塔４−１〜４−３のオゾン化酸素出側は切り換え弁８−７〜８−１０より循環ブロワ３を途中に設けた配管を通してオゾン発生機１のオゾン化酸素出側につながれている。従って、各吸脱着塔４−１〜４−３の内筒には切り換え弁４０−１〜４０−２、８−７〜８−１０及び循環ブロワ３を通して酸素が循環される。
【０１５６】
各吸脱着塔４−１〜４−３の外筒の冷却剤入り側及び出側は切り換え弁８−１〜８−６を通し、循環配管Ｌ２で冷熱源５につながれている。従って、各吸脱着塔４−１〜４−３の外筒には切り換え弁８−１〜８−６及び循環配管Ｌ２を通して冷却剤が循環される。
【０１５７】
第１の吸脱着塔４−１のオゾン化酸素出側に設けた切り換え弁８−１０の出側と第２の吸脱着塔４−２の酸素入り側に設けた切り換え弁８−１３の出側との間は途中切り換え弁４０−２を設けた配管３９−２でつながれている。
【０１５８】
第２の吸脱着塔４−２のオゾン化酸素出側に設けた切り換え弁８−８の出側と第３の吸脱着塔４−３の酸素入り側に設けた切り換え弁８−１４の出側との間は途中切り換え弁４０−１を設けた配管３９−１でつながれている。
【０１５９】
循環配管Ｌ１と配管３９−２の結合点の後と、循環配管Ｌ１と配管３９−１の結合点の後にはそれぞれ切り換え弁８−１１、８−１２が設けられている。これら切り換え弁８−１１、８−１２は通常開いており、切り換え弁８−１０、８−１１より放出された酸素を循環ブロワを通してオゾン発生機１に循環させる。
【０１６０】
また、切り換え弁４０−２が開いた時には切り換え弁８−１１を閉じて切り換え弁８−１０より放出されたオゾン化酸素を第２の吸脱着塔４−２に供給する。
更に、切り換え弁４０−１が開いた時には切り換え弁８−１２を閉じて切り換え弁８−８より放出されたオゾン化酸素を第３の吸脱着塔４−３に供給する。
【０１６１】
次に本実施の形態の動作について説明する。この動作にはオゾンを吸着する動作およびオゾンを脱着する動作の二動作がある。
まず、オゾンを吸着する動作について説明する。酸素供給源２より循環系内が常時一定圧力になるように酸素を供給する。この時の圧力は通常１．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ２ に維持されている。
【０１６２】
切り換え弁８−９、８−１０、８−１１と８−１２が開いた状態で、循環ブロア３により循環配管Ｌ１内に酸素を流通させると、オゾン発生機１の放電空隙中を酸素が通過する間に無声放電により酸素の一部がオゾンに変換されてオゾン化酸素になり、このオゾン化酸素はまず第１の吸脱着塔４−１へ搬送される。第１の吸脱着塔４−１内の吸着剤は、オゾン化酸素よりオゾンを選択的に吸着し、残りの酸素は切り換え弁８−１０、８−１１、８−１２を介して循環ブロア３に返送される。なお、オゾンとして消費された分の酸素は酸素供給源２より補充される。
【０１６３】
次に、第１の吸脱着塔４−１での吸着操作が終了に近づき、第１の吸脱着塔４−１からオゾンが漏れ出してくると、切り換え弁８−１１が閉じると共に、切り換え弁８−８と４０−２が開き、第１の吸脱着塔４−１から放出されたオゾン化酸素が第２の吸脱着塔４−２に供給され吸着操作が開始される。
【０１６４】
また、第２の吸脱着塔４−２での吸着操作が終了に近づき、第２の吸脱着塔４−２からオゾンが漏れ出してくると、切り換え弁８−１２が閉じると共に、切り換え弁８−７と４０−１が開き、第２の吸脱着塔４−２から放出されたオゾン化酸素が第３の吸脱着塔４−３に供給され吸着操作が開始される。そして、この動作が繰り返されて、複数塔ある吸脱着塔４にオゾンが次々と貯蔵されていく。これにより、生成したオゾンを効率よく貯蔵できる効果がある。
【０１６５】
また、第１の吸脱着塔４−１が平衡吸着状態（第１の吸脱着塔４−１から放出されるオゾン化酸素中のオゾン濃度が、供給したオゾン化酸素中のオゾン濃度に近い値で一定となった状態）に達した時、切り換え弁８−９、８−１０と４０−２が閉じると共に、切り換え弁８−１３が開き、第２の吸脱着塔４−２にオゾン化酸素が直接供給されるようになる。
【０１６６】
そして、この動作が繰り返されて、複数基ある吸脱着塔４−１〜４−３にオゾンが貯蔵されていく。このようにしてオゾンを貯蔵することにより、オゾン化酸素を吸脱着塔４−１〜４−３に供給する際の圧力損失を低減することができ、循環ブロワ３の負荷が低減され、オゾン吸着操作時に使用するエネルギーを低減することができる効果がある。
【０１６７】
この際、吸脱着塔４−１ないし４−３が平衡吸着状態に達したどうかの判断は、吸脱着塔４−１〜４−３から放出されるオゾン化酸素中のオゾン濃度をモニタリングすることによって行っても良いし、平衡吸着状態に達する時間をあらかじめ調べておいてタイマ（図示しない）を用いてオゾン化酸素が直接供給されるようにしても良い。
【０１６８】
次に、本実施の形態による直列連結貯蔵方法について説明する。吸脱着塔４からオゾンが漏れ出してきた（吸着破過時間に達した）時のオゾンの吸着量は、吸脱着塔４内の吸着剤が吸着平衡に達した時のオゾン吸着量の４０％程度であることが実験から認められた。したがって、吸着平衡に達するまでオゾンを吸着させると、単位重量当たりの吸着剤に吸着されるオゾンの吸着効率を高めることができ、吸脱着塔４をコンパクト化することができる。しかし、吸着に用いられないで吸脱着塔４から排出されるオゾン量が増大するために、オゾンの使用効率が低下する。
【０１６９】
したがって、本実施の形態のように第１の吸脱着塔４−１から漏れ出てきたオゾン化酸素を用いて第２の吸脱着塔４−２にオゾンを吸着貯蔵させていくことにより、生成したオゾンを効率よく使用できると共に、第１の吸脱着塔４−１内に充填された吸着剤が平衡吸着状態に達するまでオゾンを吸着できるため、単位重量当たりの吸着剤に吸着されるオゾンの吸着効率を高めることができる。すなわち、吸脱着塔４が１基の場合と同様に最終段の吸脱着塔４から漏れ出てくるオゾンを吸着に用いることができないが、生成したオゾンを効率的に貯蔵することができる。また、オゾンの吸着効率が向上することにより、吸脱着塔４を小さくすることができる。
【０１７０】
吸着を行う際、オゾン注入が開始される直前に、吸脱着塔４の冷却を開始することがエネルギー的に効率的である。但し、吸脱着塔４内の温度が設定温度に達するまで、オゾン吸着後に吸脱着塔４から放出されるオゾン化酸素中のオゾン濃度を、常に所定濃度以下に維持するようにしてオゾンを吸着貯蔵することが重要である。
なお、オゾンの充填が終了した吸脱着塔４は吸着作業が終了するまで、設定温度に冷却された状態で保持しておく。
【０１７１】
最終段の第３の吸脱着塔４−３から放出されるオゾン化酸素中のオゾン濃度が設定した濃度以上になると次に脱着動作へ移行する。脱着動作ではオゾン発生機１、循環ブロア３、冷熱源５が稼動を停止し、切り換え弁８−１、８−２、８−７、８−１４が閉じる。その後、ガス吸引ポンプ１３が稼働し始めると共に、オゾンガス流量調節装置１２が徐々に開き、オゾンがガス混合器１７に供給される。それに合わせるように、ガス混合器１７には媒体ガス製造機１６から媒体ガスも供給され、ガス混合器１７内で混合されてオゾン含有ガスとして、オゾン消費物体１５に送られる。
【０１７２】
このようにオゾンを脱着して、第３の吸脱着塔４−３の脱着操作が終了に近づくと、切り換え弁４０−１と８−８が開いて第２の吸脱着塔４−２に蓄えられたオゾンが第３の吸脱着塔４−３に送り込まれる。このとき、第３の吸脱着塔４−３に流れ込んだオゾンが第３の吸脱着塔４−３内の吸着剤に再度吸着され、第３の吸脱着塔４−３がバッファ（緩衝装置）の役割をすることにより、脱着初期にオゾンが大量に放出されることが防止される。このように常に第３の吸脱着塔４−３を通過するようにして、１基ずつ吸脱着塔４からオゾンを脱着させることにより、安定的に一定濃度のオゾンを含んだオゾン含有ガスがオゾン消費物体１５に供給されることができるようになる。
【０１７３】
本記実施の形態では、最初にオゾンを取り出す第３の吸脱着塔４−３を除いた残りの複数吸脱着塔４からオゾンを取り出す時、オゾンを脱着させる吸脱着塔４と第３の吸脱着塔４−３の２基を直列に連ねて、オゾンを取り出す場合について示したが、脱着を開始する前に全ての吸脱着塔４を直列に連ねて、その後第３の吸脱着塔４−３からオゾンを取り出すようにしても良い。
【０１７４】
これにより、脱着開始から終了まで連続的にオゾンを脱着させることができ、オゾンの脱着制御が容易となる効果がある。しかし、この場合後方に接続されている吸脱着塔４からオゾンを脱着させる時ほど、通過しなければならない吸脱着塔４の数が増加することにより、オゾンの分解量が増え、取り出されるオゾン量が減少する。また、オゾンを吸引する際の圧力損失が増大するため、大容量のガス吸引ポンプ１３が必要となるといった問題を有する。
【０１７５】
また、まず第３の吸脱着塔４−３からオゾンの取り出しを行い、脱着量が低下してくると、第２の吸脱着塔４−２を第３の吸脱着塔４−３に直列につないで、オゾンの取り出しを行い、また脱着量が低下してくると、第１の吸脱着塔４−１を直列に連結して、オゾンを取り出していくといったように、次々と吸脱着塔４を連ねていき、最終的には全ての吸脱着塔４が直列につながるようにして、オゾンを取り出すようにしても良い。
【０１７６】
これにより、１基ずつの吸脱着塔４から単独にオゾンを取り出す場合と比べて、オゾン消費物体１５に供給するオゾン化酸素中のオゾン濃度の制御が容易となる効果がある。しかし、この場合も一度に全ての吸脱着塔４を直列に連結する場合と同様に、後方に接続されている吸脱着塔４からオゾンを脱着させる時ほど、通過しなければならない吸脱着塔４の数が増加することにより、オゾンの分解量が増え、取り出されるオゾン量が減少する。また、オゾンを吸引する際の圧力損失が増大するため、大容量のガス吸引ポンプ１３が必要となるといった問題を有する。
【０１７７】
実施の形態９．
上記各実施の形態および各参考例では装置の停電時の安全策について述べていなかったが、本実施の形態で装置の停電時に吸脱着塔４に貯蔵されたオゾンを、オゾン分解剤によって分解しオゾンを含まないガスとして空気中に放出する。
図２６は本実施の形態１５によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。尚、図中、図２４と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、４１はオゾンを分解するオゾン分解剤が充填されているオゾン分解搭であり、このオゾン分解搭４１は途中に非通電時開型電磁弁４３−２を設けた配管４５により吸脱着塔４のオゾン化酸素出側とつながれている。
【０１７８】
４２は非常時に備えて圧縮ガスを蓄えておく圧縮ガス貯留タンクであり、この圧縮ガス貯留タンク４２は途中に非通電時開型電磁弁４３−１を設けた配管４５により吸脱着塔４の酸素入側とつながれている。通常、オゾン分解塔４１には、活性炭やセカードなどのオゾン分解剤が充填されている。
【０１７９】
次に動作について説明する。この動作にはオゾンを吸着する動作およびオゾンを脱着する動作の二動作があるが、これらの動作は実施の形態１と同様であるため、ここでは省略して停電時におけるオゾン貯蔵装置の動作について説明する。吸着動作時において停電が起きると、図示しない制御装置の動作によりオゾン発生機１、循環ブロア３、冷熱源５が稼動を停止し、切り換え弁８−１、８−２、８−３、８−４が閉じる。
【０１８０】
次に、非通電時開型電磁弁４３−１が開き、圧縮ガス貯留タンク４２に蓄えられた圧縮ガスが吸脱着塔４に供給される。この圧縮ガスのパージによって吸脱着塔４内に蓄えられたオゾンが吸着剤より脱着されて、オゾン含有ガスとなり開かれた非通電時開型電磁弁４３−２を通してオゾン分解塔４１に導かれる。オゾン分解塔４１では、オゾンがオゾン分解剤によって分解されて、オゾンを含まないガスとして空気中に放出される。
【０１８１】
この結果、吸着剤に吸着されているオゾンが温度上昇によって脱着して、吸脱着塔４内に充満し吸脱着塔４内のオゾン濃度が高濃度になって、爆発が起きる事故を未然に防ぐことができる。なお、一般に、ガス中ではオゾン濃度が重量％濃度で３０重量％程度になると、非常に危険であるとされている。
【０１８２】
上記実施の形態では、停電が発生すると、非通電時開型電磁弁４３ー１、４３−２がすぐに作動するようにした場合について示したが、機械式のタイマ（図示しない）を備え付けておき停電発生からある時間経過した後、非通電時開型電磁弁４３が作動するようにしても同様の効果が得られる。また、停電が比較的早く回復した場合、すぐに停電直前の状態に戻すことが可能となり、効率的な運用を行うことができる効果がある。
【０１８３】
実施の形態１０．
上記実施の形態９では停電が発生すると、圧縮ガス貯留タンク４２に蓄えられた圧縮ガスが吸脱着塔４に供給され、この圧縮ガスのパージによって吸脱着塔４内に蓄えられたオゾンが吸着剤より脱着されてオゾン含有ガスとなりオゾン分解塔４１に導いていた。
【０１８４】
本実施の形態では、停電時に吸着剤に吸着されているオゾンが温度上昇によって脱着した際に、吸脱着塔４内の圧力が上昇することを有効利用して吸脱着塔４からオゾン化酸素が放出してオゾン分解塔４１に導くようにする。
【０１８５】
図２７は本実施の形態によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。図中、図２６と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、４４はオゾン分解塔４１と吸脱着塔４をつなぐ配管４５の途中に設けられた圧力駆動型安全弁である。
【０１８６】
次に本実施の形態の動作について説明する。この動作にはオゾンを吸着する動作およびオゾンを脱着する動作の二動作があるが、これらの動作は実施の形態１と同様であるため、ここでは省略して冷熱源５である冷凍機などに不具合が発生した場合の動作について説明する。
【０１８７】
吸着動作時に停電が起きると、冷熱源５、オゾン発生機１、循環ブロア３が稼動を停止し、切り換え弁８−１、８−２、８−３、８−４が閉じる。そして冷熱源５の稼働停止により、吸着剤に吸着されているオゾンが温度上昇によって脱着してオゾンの充満して吸脱着塔４内の圧力が上昇してくる。その結果、圧力駆動型安全弁４４が動作を開始して、吸脱着塔４からオゾン化酸素が放出されオゾン分解塔４１に導かれる。オゾン分解塔４１では、オゾンがオゾン分解剤によって分解されて、オゾンを含まないガスとして空気中に放出される。
【０１８８】
この際、吸脱着塔４内のオゾン濃度が３０重量％になる時の圧力値をあらかじめ調べておき、その値に達する前に圧力駆動型安全弁４４が駆動するように良いし、吸脱着塔４内のオゾン濃度を調べるオゾン濃度計を装備しておき、その値に応じて圧力駆動型安全弁４４が駆動するようにしても良い。
【０１８９】
これにより、吸着剤に吸着されているオゾンが温度上昇によって脱着して、吸脱着塔４内に充満し吸脱着塔４内のオゾン濃度が高濃度になって、爆発が起きることを未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図２】 吸着剤冷却温度とオゾン吸着量との関係を示す表図である。
【図３】 冷却時間と吸着剤温度との関係を示す表図である。
【図４】 吸着時間と吸脱着塔出口オゾン濃度との関係を示す表図である。
【図５】 この発明の実施の形態２によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図６】 この発明の参考例２によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図７】 この発明の実施の形態３によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図８】 この発明の実施の形態３によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図９】 この発明の実施の形態３によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図１０】 この発明の参考例３によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図１１】 この発明の実施の形態４によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図１２】 この発明の参考例４によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図１３】 ガス圧力とオゾン吸着量との関係を示す表図である。
【図１４】 ガス圧力とオゾン発生効率との関係を示す表図である。
【図１５】 吸着時間と吸着時の消費電力との関係を示す表図である。
【図１６】 この発明の参考例５によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図１７】 この発明の参考例６によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図１８】 オゾン化酸素中のオゾン濃度とオゾン吸着量との関係を示す表図である。
【図１９】 オゾン化酸素中のオゾン濃度とオゾン発生効率との関係を示す表図である。
【図２０】 吸着時間と吸着時の消費電力との関係を示す表図である。
【図２１】 この発明の参考例７によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図２２】 この発明の実施の形態５によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図２３】 この発明の実施の形態６によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図２４】 この発明の実施の形態７によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図２５】 この発明の実施の形態８によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図２６】 この発明の実施の形態９によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図２７】 この発明の実施の形態１０によるオゾン貯蔵装置を示す構成図である。
【図２８】 従来の間欠オゾン供給装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１ オゾン発生機、２ 酸素供給源、３ 循環ブロア、４ 吸脱着塔、５ 冷却源、６ 加熱源、７ 水流エジェクタ、８ 切り替え弁、１１ オゾン放出手段、１２ オゾンガス流量調節装置、１３ ガス吸引ポンプ、１４ オゾン濃度制御手段、１５ オゾン消費物体、１６ 媒体ガス製造装置、１７ ガス混合器、１８ オゾン濃度計、１９ 制御装置、２０ 深冷分離装置、２１ ガスエジェクタ、２２ バイパス配管、２３ 圧縮ガス製造機、２４ 二方向流量調節弁、２５ ガス冷却器、２６ ガス貯蔵装置、２７ ガス流量計、２８ 熱交換器、２９ 圧力調節装置、３０ オゾン検出器、３１ コントローラ、３２ タイマ、３３ 流量制御装置、３４ 電力制御装置、３５ 酸素ガス流量制御装置、３６ ガス冷却用配管、３７ 冷却装置、３８ 流量計、３９ 配管、４０ 切り換え弁、４１ オゾン分解塔、４２ 圧縮ガス貯留タンク、４３ 非通電時開型電磁弁、４４ 圧力駆動型安全弁、Ｌ１，Ｌ２ 循環配管。

Claims (8)

1. 酸素含有ガスからオゾン化酸素を生成するオゾン発生手段と、このオゾン発生手段により生成されたオゾン化酸素からオゾンを選択して吸着剤に吸着させ、且つ、この吸着剤よりオゾンを脱着させる吸脱着手段と、この吸脱着手段よりオゾン吸着後の酸素含有ガスを前記オゾン発生手段に戻す循環路を備えたオゾン貯蔵装置であって、前記吸脱着手段で吸着貯蔵したオゾンを減圧吸引するオゾン放出手段と、オゾン消費物体に供給するオゾン含有ガス中のオゾン濃度を測定するオゾン濃度計と、前記オゾン濃度計からの信号を受けて前記オゾン放出手段を制御するガス量制御装置とを備え、
   吸脱着手段とオゾン発生手段との間で酸素を循環させる循環路に、前記オゾン発生手段をバイパスして前記酸素の一部を吸脱着手段に循環されるパイパス配管を設けるとともに、このパイパス配管に流れる酸素を冷却する冷却手段を前記パイパス配管途中に設けたことを特徴とするオゾン貯蔵装置。
2. オゾン放出手段は、オゾン濃度計によりオゾン取り出し量が調整されるオゾン流量調整装置と、このオゾン流量調整装置を通して吸脱着手段によりオゾンを減圧吸引するオゾン吸引ポンプと、減圧吸引したオゾンと混合する媒体ガスを供姶する媒体ガス製造機と、オゾンと媒体ガスを混合してオゾン消費物体に供給するオゾン含有ガスを製造するガス混合器を備えたことを特徴とする請求項１記載のオゾン貯蔵装置。
3. オゾン放出手段は、オゾン濃度計によりオゾン取り出し量が調整されるオゾン流量調整装置と、圧縮された媒体ガスを製造する圧縮媒体ガス製造装置と、前記圧縮媒体ガス製造装置で作られた圧縮された媒体ガスを導入し吸脱着手段に貯留されたオゾンを前記オゾン流量調整装置を通して減圧吸引するガスエジェクタと、前記ガスエジェクタに供給される圧縮ガス流量を制御する流量調整装置と、前記ガスエジェクタに供給されなかった圧縮ガスが流れるパイパス配管とを備えたことを特徴とする請求項１記載のオゾン貯蔵装置。
4. オゾン放出手段に、
   吸脱着手段に酸素を供給するための酸素導入装置と、
   前記酸素導入装置から吸脱着手段に供給される酸素ガス量を制御する酸素ガス流量制御装置と
   を付加したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のオゾン貯蔵装置。
5. 導入した空気を液化分離して液体酸素と液体窒素を製造し、この液体酸素を気化して酸素ガスをオゾン発生手段に供給するとともに、この液体窒素を気化して窒素ガスを媒体ガスとしてオゾン放出手段に供給する深冷分離装置を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のオゾン貯蔵装置。
6. オゾン発生手段から放出されたオゾン化酸素が有する温熱と吸脱着手段から放出され循環路に送られた酸素含有ガスが有する冷熱を交換する熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のオゾン貯蔵装置。
7. 複数の吸脱着手段を複数基配列する共に、前記各隣接する吸脱着手段のオゾン化酸素の出側と入り側を切り換え弁を設けた配管で直列接続する配管を設けると共に、その前記配管上に設けられた切り換え弁を制御するコントローラを備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のオゾン貯蔵装置。
8. 圧縮ガスを常時貯蔵しておくガス貯蔵タンクと、前記ガス貯蔵タンクと吸脱着手段の間に配設された配管の途中に設けた非通電時開放型の第１の電磁弁と、オゾン含有ガス中のオゾンを分解するオゾン分解手段と、前記オゾン分解手段と前記吸脱着手段の間に配設された配管の途中に設けた非通電時開放型の第２の電磁弁とを有し、装置の停電時に前記第１および第２の電磁弁の開放により、吸脱着手段に貯留されたオゾンを圧縮ガスで薄めてオゾン分解手段に強制放出することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のオゾン貯蔵装置。

Images